Full text of "Philips Cursus Bedrijfselektronica"

See other formats

PHILIPS

CURSUS
BEDRIJFSELEKTRONICA

Analoge schakelingen

Leerlingboek CS З

Philips Nederland B.V.- Afd. Onderwijsactiviteiten

Alle rechten uitdrukkelijk voorbehouden.
Vermenigvuldiging of mededeling aan derden,
in welke vorm ook, їз zonder schriftelijke
toestemming van eigenares niet geoorloofd.

Tweede druk 1977

PHILIPS

CURSUS
BEDRIJFSELEKTRONICA

Analoge schakelingen

Leerlingboek CS 3

Philips Nederland B.V.- Afd. Onderwijsactiviteiten

OVER DEZE SCANS
Als basis voor deze scans hebben wij gebruik gemaakt
van de door 'Freeservicemanuals' in 2018 gemaakte

scans. Wij hebben de pagina's van deze scans echter
zorgvuldig naar de originele staat gerestaureerd, onder
andere door alle persoonlijke notities en de antwoorden
op alle oefeningen en vragen te verwijderen.

Alle rechten uitdrukkelijk voorbehouden.
Vermenigvuldiging of mededeling aan derden,
їп welke vorm ook, ie zonder schriftelijke
toestemming van eigenares niet geoorloofd.

Tweede druk 1977

INHOUDSOPGAVE

C53

c27
c28
C29
c30
EI

c32

c33
C34
c35
€37

Opneemschakelingen.
Weergeefschakelingen.
Transport=schakelingen.

De geheugenfunctie.

Mengschakelingen 1.

Optelschakelingen en aftrekschakelingen.
Mengschakelingen 11.

Bijzondere mengschakelingen.

Systemen 1.

Systemen 11.

Herhaling van de theorie van C27 t/m C34.
Herhaling van de metingen van C27 t/m C34,

С 27

INLEIDING

OPNEEMSCHAKELINGEN

In ons hele leven hebben we behoefte aan het verwerken (waarnemen, meten)
van natuurkundige informatie, zoals: temperatuur, tijd, snelheid, kracht,
druk, hardheid, elasticiteit, enz. Hulpinstrumenten in tal van variaties

zijn de mens daarbij van dienst: thermometers, uurwerken, snelheidsmeters,

drukmeters, enz.

Vaak gebruikt men voor informatie-verwerking elektronieche middelen.

Deze zijn meestal nauwkeuriger en werken sneller dan mechanische hulpin-
strumenten.

In een aantal gevallen is elektronische informatie-verwerking zelfs de enige
mogelijke manier. Denk bijv. aan waarnemingen op afstand (radio, televisie)
of aan metingen op moeilijk toegangkelijke plaatsen (bijv. de temperatuur

in een oven of de straling van een kernreactor).

Het nadeel van elektronische verwerking is, dat een aantal omzettingen van
informatie moet plaats vinden.

Aan het begin van een informatie-verwerkend systeem moeten de niet-elektri-
sche verschijnselen zoals licht, geluid en temperatuur, worden omgezet in
evenredige elektrische grootheden (spanning of stroom).

Deze elektrische informatie kan dan elektronisch worden verwerkt tot een
geschikt uitgangssignaal.

Om uiteindelijk het verschijnsel weer waarneembaar te maken voor onze zin-
tuigen moet de elektrische informatie daarna weer worden omgezet in een
niet-elektrisch verschijnsel. Dit kan bijv, zijn: het oplichten van een

lamp, het uitslaan van een meter of het geluid van een luidspreker,

Zie onderstaand blokschema.

De functie omzetten kan men dus in twee groepen verdelen:
1. Het omzetten van niet-elektrische verschijnsel in evenredige elektrische

informatie, Dit noemen we opnemen.
2. Het omzetten van elektrische informatie in evenredige niet-elektrische

verschijnselen. Dit noemen we weergeven.

In deze les houden we ons bezig met opneemschakelingen. De volgende les

handelt over weergeefschakelingen,

Uitgangs-
informatie
weergever

Informatie
verwerkend—
systeem

Ingangs-
informatie —
opnemer

Voeding

DE FUNCTIE OPNEMEN

C27.2

Een opneemschakeling stellen we
voor door een blok met een (niet-

elektrische) ingang en een elek-

trische uitgang.

opneemschakeling

Aan de ingeng wordt niet-elek-
trische informatie toegevoerd.
Aan de uitgang komt een even-
redige elektrische spanning

beschikbaar,

OEFENING

Onder "opnemen" verstaan we, het omzetten van niet-elektrische informatie

in een evenredige elektrische spanning.

Het onderdeel van een opneemschakeling dat reageert op de toegevoerde niet-
elektrische verschijnselen noemen we een opnemer.

We kennen al een aantal opnemers:

— Een L.D.R. is een lichtopnemer.

= Een N.T.C.- en een P.T.C.-weerstand zijn temperatuuropnemers.

- Een microfoon is een geluidopnemer.

Wij zullen in deze les zeker niet alle opnemers behandelen.

Een dergelijke samenvatting is niet zinvol omdat bijna dagelijks nieuwe
en/of verbeterde uitvoeringen beschikbaar komen. Daarentegen zijn vele op-
nemers varianten op eenzelfde principe. We zullen daarom vooral aandacht

schenken aan die principes.

Hiernaast is afgebeeld het

verloop van een tempera-

tuur Т. Deze temperatuur

wordt toegevoerd aan een

SES

opneemschakeling.

ачи
ИН

In de opneemschakeling wordt

de temperatuur omgezet in een

evenredige spanning u.
Bij 40°C is u = 3 У.

U (у)
Teken het verloop van de

uitgangsspanning u.
Zet spanningswaarden

langs de verticale as.

C27.3

BELANGRIJKE EIGENSCHAPPEN VAN OPNEEMSCHAKELINGEN

C27.4

Opneemschakelingen worden meestal aan de ingang van een informatie-verwer-
kend systeem toegepast. In verband hiermede zijn de volgende eigenschappen

van belang.

ө De gevoeligheid.
Hiermee wordt bedoeld, de uitgangsspanning van de opneemschakeling per
eenheid van de ingangsinformatie.
Voorbeelden:
De gevoeligheid van een temperatuur-opneemschakeling wordt uitgedrukt
ia volt per °C (bijv. 100 uw/%C).
De gevoeligheid van een licht-opneemschakeling wordt uitgedrukt in volt

per lux (bijv. 10 mV/lux).

Als van een opneemschakeling A de gevoeligheid 100 uv/°c is en van een
opneemschakeling В 1 mV/°C, dan zegt men dat de gevoeligheid van scha-
keling B groter is dan die van schakeling А.

Naarmate de gevoeligheid van een opneemschakeling groter is, kan de ver-

sterking bij de informatieverwerking kleiner zijn.

ө De snelheid.
Voor het omzetten van niet-elektrische informatie in een elektrische
spanning is tijd nodig. Deze tijd wordt їп hoofdzaak bepaald door de
traagheid van het opneem-element.
Voorbeelden:
De waarde van een М№.Т.С.- of P.T.C.-weerstand verandert pas als deze
op temperatuur із gekomen. Het op temperatuur brengen van een weerstand
kost tijd. Deze is langer naarmate de N.T.C. (of P.T.C.) groter van af-
metingen is. Een temperatuur-opneemschakeling met een N.T.C. van kleine
afmetingen zal dus sneller reageren dan met een grote N.T.C.
Licht-opneemschakelingen uitgerust met lichtgevoelige weerstanden hebben
ook een lage snelheid, De weerstand van een 1.р.К. Кап niet sneller ver-

anderen dan са. 200 К/5.

@ Storende bijverschijnselen.
Bij de meeste opneemschakelingen ontstaan er naast het nuttige uitgangs-

signaal zogenaamde stoorsignalen.

Voorbeelden:

Bij opneemschakelingen waarin schakelaars worden gebruikt ontstaan meest-
al schakelpieken.

Bij opneemschakelingen uitgerust met membraan-opnemers (bijv. microfoons)
komen vaak resonantie-verschijnselen voor.

Bij bijna alle opneemschakelingen verschijnen er ruissignalen op de uit-
gang.

Deze storende bijverschijnselen veroorzaken weinig problemen zolang ze
klein zijn t.o.v. het nuttige uitgangssignaal. Soms kunnen de bijver-
schijnselen van de opneemschakeling bij de verdere informatieverwerking

worden onderdrukt.

© De uitgangsweerstand.
ше uitgangsweerstand is van belang omdat de uitgang van een opneemscha-
keling wordt belast met de ingang van een vervolgschakeling.
Als de uitgangsweerstand hoog is, vermindert de uitgangsspanning аап-
zienlijk bij een laagohmige belasting. Als de uitgangsweerstand laag is,
is de uirgangsspanning nagenoeg onafhankelijk van de belasting. Een lage

uitgangsweerstand is dus in de praktijk gewenst.

HOE KOMT HET OPNEMEN TOT STAND?

Uitgaande van het prinetpe van de werking van opnemers kan men een aantal

groepen van opnemers onderscheiden:

ө Elektro-magnetische opnemers.
Principe:
Bewegen we een magneet in een spoel op en neer, dan wordt er in die

spoel een wisselspanning opgewekt.

C27.5

ө Elektro-dynamische opnemers.
Principe:
Beweegt men een spoel іп een magnetisch veld, dan wordt ег іп die spoel

een wisselspanning opgewekt.

в Elektro-statische opnemers.
Principe:
Veranderen we de afstand tussen de platen of het diëlectricum van een

condensator, dan verandert de capaciteitswaarde van die condensator.

е Piëzo-elektrische opnemers.
Principe:
Oefenen we beurtelings trek en druk uit op een kristal, dan ontstaat

een wisselspanning over het kristal.

ө Thermische-emk opnemers.
Principe:
Bij het verwarmen уап een laspunt van twee verschillende materialen

ontstaat er over dat laspunt een spanningsverschil.

meer elektronen emitteren waardoor de stroom groter wordt.

een spanningsverschil.

© Opnemers die berusten op weers tands verandering.
Principe:
Als men de soortelijke weerstand, de lengte of de doorsnede van een

weerstand verandert, verandert de weerstandswaarde,

Elk van deze principes gaan we in deze les wat nauwkeuriger bekijken.
Verder worden een aantal opnemers behandeld die volgens deze principes wer-

ken. Tenslotte worden bijbehorende opneemschakelingen onder de loep genomen.

С27.6

SOORTEN OPNEMERS

Op dit blad zijn een aantal analoge opnemers opgesomd, gerangschikt naar
het verschijnsel dat meet worden omgezet.

De omzetters die we іп deze les zullen bespreken zijn gemerkt met: ж

VERSCHIJNSEL OPNEMER

p
Geluid
Licht en beeld

Microfoon Ж
L.D.R. ж
Fotodiode Ж

Fototransistor
Fotocel Ж
Fotovermeni gvuldiger
Sperlaag fotocel Ж
Zonnecel
TV-camerabuis
Temperatuur N.T.C.-weerstand ж
Р.Т.С.-меегзбапі W
Thermokoppel Ж

Коше Hall-generator
Weergavekop van bandrecorder 4
| Mechanische trillingen Pick-up (groeftaster) Ж
Trillingsopnemer ж
Hoekverdraaiing en Potentiometer
verplaatsing Verplaatsingsopnemer
Snelheid en toerental Trillingsopnemer %

Tacho-generator
Rek en krimp Rekstrookje Ж

PRINCIPE ELEKTRO-MAGNETISCHE OPNEMERS

OEFENING

C27.8

Bewegen we een magneet in een magneet spoel

spoel heen en weer dan ontstaat

er in de spoel een wisselende
magnetische flux. Ten gevolge
hiervan wordt er in de spoel

een spanning и opgewekt.

Dit gebeurt ook als we de
magneet naar de kern van een

spoel toe еп er vanaf bewe-

gen.

Nemen we een sterkere magneet
dan wordt er een grotere wis-
selepanning opgewekt.

Ook wordt de spanning hoger
naarmate we de magneet snel-
ler naar de spoel bewegen

en terug.

In het algemeen kan men zeggen:
“Bevindt een spoel zich in een wisselend magnetisch veld dan wordt er in

de spoel een wisselspanning opgewekt".

De opgewekte spanning is recht evenredig met:

- het aantal windingen van de spoel,

- de grootte van de veld-verandering,

- de snelheid waarmee het magnetisch veld verandert.

De frequentie van de opgewekte wisselspanning is gelijk aan het aantal ke-
ren per seconde dat het veld een volledige wisseling maakt.
Та bovenstaand geval: het aantal keren per seconde dat de magneet heen-en-

weer bewogen wordt.

Een magneet wordt 10 x per seconde heen en weer bewogen in een spoel,

De opgewekte spanning over de spoel wordt dan 1 V effectieve waarde.

- Hoe hoog is de frequentie van de opgewekte spanning?

с E

- Hoe groot wordt de spanning als men de magneet 2 x per seconde heen en

weer beweegt?

~ Hoe groot is de spanning over de spoel als men de magneet niet beweegt?

ha A

UITVOERINGSVORMEN VAN ELEKTRO-MACNETISCHE OPNEMERS
A. De elektro-magnetische pick-up.

Pick-up is de algemeen gebruikte Engelse benaming voor opnemers die ge-
bruikt worden bij het afspelen van grammofoonplaten.

Andere benamingen zijn: grammofoonopnemer of groeftaster.

Bij de grammofoon is de geluidsinformatie vastgelegd in de vorm van
mechanieche informatie op ееп
plaat. De spiraalvormige groef
van een grammofoonplaat bevat
zijdelingse slingeringen.

De grootte van deze slinge-
ringen correspondeert met de

sterkte van de geluidsinforma-

tie.
Het aantal slingeringen over een
bepaalde groeflengte komt overeen

met de frequentie van de geluidsinformatie.

С27.9

С27.10

Er bestaan verschillende soorten pick-up's.

Alle pick-up's zijn uitgerust met een naald die voorzien is van een
zeer dunne punt vervaardigd uit een saffier of diamant. De slijtage
van de punt is daardoor gering.

Bij het afspelen van de plaat loopt de naaldpunt door de groef en trilt
in zijdelingse richting tengevolge van de groefslingeringen.

Tot zover zijn alle pick-up's in principe gelijk.

De manier waarop de naaldtrillingen omgezet worden in een elektrische
informatie verschilt bij de diverse uitvoeringen.

We bespreken nu de elektro-magnetische uitvoering. Andere typen worden

in het vervolg van deze les behandeld.

Bij een elektro-magnetische
weekijzeren kern

pick-up is de naald beves-
tigd aan een draaibaar mag-
neetje dat zich bevindt tus-
sen de polen van een week-
ijzeren kern (zie fig.).

Op de kern van deze opnemer
zijn twee spoelen aangebracht.
Als het magneetje beweegt,
gaat er door de kern een
veranderende magnetische magneet

flux die een wisselspan- svsboal

ning opwekt in de spoel-
tjes. Deze spanning wordt
versterkt еп aan een luid-

spreker toegevoerd.

Bij dit type pick-up is de opgewekte spanning afhankelijk van de frequent
(Waarom)? Correctie in de frequentie-karakteristiek іп de versterker is
dus nodig.

Deze pick-up wordt meestal toegepast als zeer hoge eisen аап de geluids-

kwaliteit worden gesteld. De gevoeligheid is gering.

В. De weergavekop van een bandrecorder,

Bij een bandrecorder is de geluidsinformatie vastgelegd in de vorm van
magnetische informatie op een band.
De band met het "magnetische geluidspatroon" wordt langs de luchtspleet
van een ringvormige spoel gevoerd.

drager

magnetisch mater

sch geluidspatroon

weekijzeren kern

symbool
SEN d

De in sterkte en onderlinge afstand wisselende "magneetjes" op de band
veroorzaken een wisselende magnetische flux in de weekijzeren kern.

In de wikkeling van de spoel wordt een wisselspanning и opgewekt waar-
van de frequentie en de amplitude overeenkomen met die van het geluids-
patroon,

Deze wisselspanning wordt versterkt en aan een luidspreker toegevoerd.
C. Elektro-magnetische trillingsopnemer.

Trillingsopnemers gebruikt men voor het meten en registreren van tril-
lende delen van vliegtuigen, schepen, bruggen en machineconstructies.
De trillingsopnemer wordt met het trillende voorwerp verbonden.

De mechanische trillingen worden in de opnemer omgezet in evenredige
elektrische spanningen. Deze spanningen worden m.b.v. een oscilloscoop
afgebeeld of m.b.v. een schrijver geregistreerd.

Er zijn verschillende soorten trillingsopnemers.

Bij een elektro-magnetische op-

р F К trillend voorwerp,
nemer zit het magneetje vast in р,

de spoel (zie fig.). magnetische flux

Op het te onderzoeken voorwerp
wordt een metalen plaatje aan-
gebracht. Bij trilling van het

voorwerp wordt de afstand tussen

ijzeren

het plaatje en de magneet af- mer

wisselend groter en kleiner.
Hierdoor verandert de magne-
tische flux in de spoel en ont-

staat een inductiespanning u.

€27.11

С27.12

Als voordeel van deze elektro-magnetische opnemer t.o.v. andere typen
geldt, dat de opnemer zelf geen contact maakt met het trillende voor-
werp. De te meten trilling wordt dus niet beinvloed ten gevolge van de
trillingsopnemer. De trilling zal nauwelijks veranderen t.g.v. de geringe

massa van het kleine ijzeren plaatje.

HET PRINCIPE VAN ELEKTRO DYNAMISCHE OPNEMERS

OEFENING

Als een bewegende geleider magnetische krachtlijnen snijdt wordt er in die

geleider een inductiespanning opgewekt.

Draait men een spoel іп

noordpool

een magnetisch veld rond, zuidpool

dan wordt er in de spoel

een wisselspanning opge-
wekt. (In de tekening
hiernaast is een ёёп-

windingsspoel getekend).

Ook met een op-en-neer-gaande beweging van een spoeltje kan een inductie-

spanning tot stand komen.

zijaanzicht bovenaanzicht

smoel HEHEH |

2 |
e
ЙЕ. Ш

De amplitude van de opgewekte spanning wordt bepaald door:

= de sterkte van het magnetische veld,
— het aantal windingen еп de afmetingen van het spoeltje,

= de snelheid waarmee het spoeltje ronddraait (resp. op-en-neer gaat).

De frequentie van de wisselspanning is gelijk aan het aantal keren dat

het spoeltje per seconde ronddraait (resp. ор-еп-пеег gaat).

De inductiespanning van bovenstaande opnemers wordt groter naarmate de

frequentie waarmee het spoeltje wordt bewogen hoger/lager is.

Welk type filter moet men achter deze opnemers schakelen opdat de uitgangs-

spanning van het filter minder afhankelijk is van de frequentie?

hoogdoorlatend/banddoorlatend/laagdoorlatend | =filter.

C27.13

UITVOERINGSVORMEN VAN ELEKTRO-DYNAMISCHE OPNEMERS

C27. 14

symbool

А. De elektro-dynamische microfoon.

Aan een membraan is een kokervormig

spoeltje bevestigd, dat kan bewegen

in de ringvormige luchtspleet van

een permanente magneet. Trilt het жетген

i p к
Ee ,

in het spoeltje wissel- тт `— д
анор о Kos a e

van de opgewekte spanning komt

membraan t.g.v. een geluidstrilling

dan beweegt het spoeltje heen en

weer in het magnetische veld en

overeen met die van de geluids-

trilling.

De amplitude van de wisselspanning hangt af van de snelheid waarmee het
spoeltje in het magnetische veld beweegt.

Bij eenzelfde uitwijking van het spoeltje is de opgewekte spanning groter
naarmate de frequentie van het geluid toeneemt.

Geluiden met hogere frequentie veroorzaken een grotere wisselspanning dan
die met lagere frequentie.

Dit versçhijnsel kan men compenseren met een laagdoorlatende RC-filter
dat achter de opnemer wordt geschakeld.

Het frequentiegebied van deze microfoons gaat tot ca. 10.000 Hz.

De elektrodynamische microfoon is zeer robuust en wordt in allerlei uit-
voeringen in de handel gebracht. Dit is het type microfoon dat meestal ge-

leverd wordt bij recorders van de midden- en hoge prijsklasse.

B. De elektro-dynamische pick-up.

De naald van de pick-up is beves-
tigd aan een draaibaar opgesteld
rechthoekig spoeltje dat zich
tussen de polen van een permanen-
te magneet bevindt,

Beweegt het spoeltje door het
trillen van de naald dan worden
er wisselspanningen in opgewekt. Буталар.

Evenals de elektrodynamische

microfoon is deze pick-up

snelheidsgevoelig. Trillingen

met hoge frequentie hebben

grotere spanningen tot gevolg dan trillingen van dezelfde sterkte doch met
lage frequentie. Dit kan men compenseren met een RC-filter.

Dit type pick-up heeft een groot frequentiebereik. De gevoeligheid is even-

wel gering.

С. De elektro-dynamische trillingsopnemer.
Hier is het spoeltje via een stift verbonden met het trillende voorwerp.
De opgewekte spanning is ook hier evenredig met de snelheid van het voor-

werp.

OPMERKING: De uitgengsweerstand van elektro-dynamische opnemers is laag

(bijv. 10 Q), en ongeveer gelijk aan de weerstand van het spoeltje

€27.15

HET PRINCIPE VAN ELEKTRO-STATISCHE OPNEMERS

С27.16

Als we de afstand tussen de platen van een condensator veranderen, wordt

de capaciteitswaarde van die condensator groter of kleiner.

Vergroten we de afstand tussen de

platen dan neemt de capaciteit

toe/af

Verkleinen we de afstand tussen de

platen dan neemt de capaciteit

toe/af

plaat

Het omzetten van een capaciteitsverandering in een spanningsverandering

gaat als volgt:

Methode 1:

De "condensator" wordt via de
primaire wikkeling van een trans-
formator aangesloten op een gelijk-
spanning. De condensator laadt zich

op tot Q= C x U.

Telkens als de capaciteit C ver-
andert, wijzigt ook de Lading @
(U blijft immers constant).

Er vloeit dus een wisselstroom
door de primaire wikkeling die
in de secundaire een wissel-

spanning opwekt.

DN e

OPMERKING:

Methode 2:

De "condensator! wordt via een
zeer hoge weerstand (bijv.

100 М) aangesloten op een ge-
lijkspanning. De lading op de
condensator is Q = C x U.

Als nu een C-verandering ор-
treedt, verandert de spanning
over de condensator (de weer-
stand Ё is immers zo hoog, dat
de lading gedurende een kort-
stondige C-variatie niet kan
wegvloeien). De wisselspanning
over de condensator wordt via
een scheidingscondensator afge-

nomen.

De amplitude van de opgewekte wisselspanning hangt af van de grootte van

de C-variatie. De frequentie is gelijk aan die van de variatie,

Er zijn ook elektro-statische opnemers gangbaar waarbij de са-

paciteitsverandering tot stand komt doordat het diëlektricum

verandert. Een isolator met een bepaalde £, wordt meer of minder

tussen de platen geschoven.

TOEPASSINGEN ELEKTRO-STATISCHE OPNEMERS

А, De condensatormicrofoon.

Het membraan van geleidend mate-
riaal fungeert hier als een be-
weegbaar opgestelde plaat van
een condensator.

De andere condensatorplaat wordt
gevormd door een metalen schijf
die zich in een huis van iso-
latiemateriaal bevindt.
Trillingen van het membraan ver-
oorzaken capaciteitsveranderingen

van de condensator.

geleidend
membr:

€27.17

OEFENING

С27.18

De afstand tussen het membraan еп de schijf із uiterst klein (са. 30 ym).
I.v.m. de samendrukbaarheid van de lucht tussen het membraan еп de schijf,
zijn in de schijf groeven aangebracht. De ruimte wordt groter terwijl de

plaatafstand niet en het plaatoppervlak nauwelijks verandert.

I.v.m, de lage eigencapaciteit van de microfoon (ca. 200 pF) moet de toe-
voerkabel capaciteitsarm zijn. Vaak brengt men daarom de eerstvolgende ver-

sterkertrap aan in het huis van de microfoon.
De Ra van deze microfoon is erg hoog, nl. 80 - 100 MQ.

De condensatormicrofoon wordt b.v. gebruikt in laboratoria voor exacte
geluidsmetingen bij het onderzoek van luidsprekers en microfoons.
Zij vereist een zeer nauwkeurige fabricagemethode en een zeer zorgvuldige

behandeling.

B. Da capacitieve opnemer.

Capacitieve opnemers worden o.a. gebruikt in elektronische weegtoestellen.
Deze opnemer bestaat uit een
vaste en een beweegbaar op-

gestelde plaat. Deze zijn б Һемведћаге plast
gescheiden d.m.v. ееп уетеп-

de stof (bijv. rubber). о, ТЕНЕ

De capaciteit wordt groter isolatie
vaste plaat
als men op de beweegbare
plaat een gewicht plaatst.
De capaciteitstoename is
dus een directe maat voor
de te meten grootheid. De capaciteitsverandering wordt gemeten in een

brugschakeling.

Een condensatormicrofoon met een capaciteit уап 200 pF is geschakeld vol-
gens methode 2 op pag. 17.

De voedingsspanning is 100 V.

Ten gevolge van geluidstrillingen varieert de capaciteit van de microfoon

tussen 190 pF en 210 pF.

Hoe groot is de top-top-waarde van de wisselspanning u?

HET PRINCIPE VAN PIEZO-ELEKTRISCHE OPNEMERS

Het piëzo-elektrisch effeet is de benaming van het verschijnsel dat een
spanning optreedt in sommige kristallen en keramische materialen als hier-

op een mechanische kracht wordt uitgeoefend.

Een op een bepaalde wijze gesneden plaatje kristal is aan beide zijden be-

plakt met een dunne geleidende folie. Het kristal zelf is hoogohmig.

Als op dit "pakketje" een druk-kracht
wordt uitgeoefend dan wordt het kris-
tal iets langer (rek). Er ontstaat
dan een ladingsverschil tussen de
twee oppervlakken van het kristal.
Tussen de twee stukjes folie meten

we een gelijkspanning, waarbij bijv.

de bovenzijde positief en de onder-

zijde negatief is.

Wordt er in plaats van een druk-
kracht een trek-kracht op het kris-
ral uitgeoefend dan wordt het kris-
tal iets korter (krimp).

Er ontstaat nu óók een spanning

tussen de twee oppervlakken maar

de polariteit is nu omgekeerd.

Oefenen we beurtelings trek en
druk uit op het kristal dan ont-
staat er een wieselspanning.

De amplitude van de wisselspanning
is evenredig met de kracht die op

het kristal wordt uitgeoefend.

De frequentie is gelijk aan het

ritme van de beweging.

€27.19

OEFENING

Hiernaast is het vervangingsschema
afgebeeld van een kristal dat beur-
telings (bijv. 100 maal per
seconde) rekt en krimpt,

C is de capaciteit tussen de be-
kleedsels van het kristal (in de
praktijk: 1000 — 10000 pF).

R is de weerstand van het kristal
(praktisch: 1 - 10 M).

De opgewekte spanning u kan een
effectieve waarde van wel 1 V
hebben.

Op de klemmen van een kristal wordt een weerstand van bijv. 1 MQ aange-
sloten. Zie bovenstaand vervangingsschema.

De wisselspanning и, wordt groter naarmate de frequentie van de opgewekte

spanning и hoger/lager wordt.

UITVOERINGSVORMEN VAN PIEZO-ELEKTRISCHE OPNEMERS

€27.20

A. De kristalmicrofoon,

Een plaatje kristal is aan één zijde

vast ingeklemd. De andere zijde kan
membraan

bewegen en is bevestigd aan een mem-

braan. Komt het membraan in trilling,

bijv. door geluid, dan wordt het kris- symbool
talplaatje verbogen, waardoor beurte- kristal
:$ d-
lings de ene zijde rekt en de andere =з
=

krimpt. Er ontstaat dan een wissel-
spanning over het kristal. De ampli-
tude en de frequentie van deze span-
ning komt overeen met de sterkte resp.

toonhoogte van het geluid.

Het frequentiegebied van deze mi-
erofoons loopt van са. 30 - 8000 Hz.
Kristalmierofoons zijn klein, goed-
koop en gevoelig. Ze worden toege-
past als redelijke, doch niet ál

te hoge eisen aan de geluidskwali-
teit worden gesteld. Ze zijn niet
geschikt voor Hi-Fi-doeleinden.
Bovendien kunnen zij temperaturen
boven 50° C niet verdragen; het

kristal smelt dan.

B. De kristal-pick-up.

Door de zijdelingse trillingen van
de naald worden spanningen opge-
wekt tussen de oppervlakken van
het kristal,

De amplitude van deze spanning is
evenredig met de uitwijking van
de naald. De frequentie van de
spanning is gelijk аап de fre-
quentie van de beweging van de

naald.

Dit soort pick-up's is goedkoop
en gevoelig maar niet geschikt

voor Hi-Fi-weergave.

OPMERKING:

Om praktische redenen plakt men
meestal twee kristallen plaatjes
op elkaar (zie figuur).

Buigt het geheel, dan rekt het
ene plaatje terwijl het andere
krimpt. De resulterende span-
ning wordt afgenomen zoals hier-

naast із weergegeven.

symbool

KÉ

oe EE ZA
+

С27.21

HET PRINCIPE VAN THERMISCHE-EMK OPNEMERS

С27.22

Brengt men twee verschillende me-
talen met elkaar in contact dan

ontstaat er op de contactplaats

contactplaats

een elektrische spanning.

De grootte van deze spanning is
niet voor alle combinaties van
metalen dezelfde; tussen ijzer
en zilver is deze spanning bij-
voorbeeld groter dan tussen

ijzer en koper.

De grootte van de spanning is

bovendien sterk afhankelijk van
de temperatuur van de contact-
plaats. Hoe hoger deze tempera-

tuur is, des te groter is de span-

ning, die men daarom ook wel de

thermo-spanning noemt.

Wordt de contactplaats ntet verwarmd dan kunnen we de aanwezige contact-
spanning niet meten. Hoe komt dat?

Om te meten sluiten we een voltmeter aan, bijv. d.m.v. koperen meetpennen.
Er worden nu twee extra contactplaatsen gevormd die dezelfde temperatuur
hebben als de contactplaats waarover we de spanning willen meten. Rondgaan-
de in het gesloten circuit krijgen we achtereenvolgens een spanning tussen
koper en ijzer (b.v. +10 uV), tussen ijzer en koper (-10 UV) en tussen
koper en koper (0 V).

Bij dezelfde temperatuur із de som van alle contactspanningen in een geslo-
ten circuit altijd nul.

Pas als één van de contactplaatsen warmer wordt dan de andere is de som

van de spanningen niet meer nul.

Van dit verschijnsel maakt men gebruik іп opnemers die temperatuur omzetten

in elektrische spanning. Zo'n opnemer noemt men een thermo-koppel.

Tnermo-koppels komen іп verschillende metaalcombinaties voor.
Elke combinatie heeft bepaalde eigenschappen betreffende het temperatuur-

gebied waarvoor zij bestemd is en de spanning die zij afgeeft per °C.

OEFENING

Ter illustratie een tabel met materialen waaruit de spæmingssprong per

°С tussen twee materialen afgelezen kan worden.

en
Materiaal uv/?c Voorbeeld:

—
Antimonium wo | Tussen ijzer en koper is de span-
Chromel 94 ningssprong 83 - 73 = 10 ру
Ijzer 83 per °C,
Koper їз Wordt de contactplaats tussen
Mangenine 74-16 ijzer en koper 50° C hoger dan
Zink 12,5 de omgevingstemperatuur dan ver-
Zilver E 72 krijgen we een spanning van
Constantaan 30 50 x 10 UV = 500 WV.

Hoe groot is de afgegeven spanning van een koper-constantaaù thermokoppel,
als de omgevingstermperatuur 20° С із en de contactplaats verwarmd wordt
tot 90° с?

Do S

UITVOERINGSVORMEN VAN THERMOKOPPELS

Een thevmokoppel bestaat uit twee draden van verschillend metaal die aan
één zijde aan elkaar gelast zijn.

De aldus gevormde concactplaats wordt in de ruimte gebracht waaring de tem-
peratuur gemeten moet worden of bevestigd regen het voorwerp waarvan we de
temperatuur willen meten.

De draden zijn erg dun (0,1 - 0,3 m) om de warmteafvoer zo klein mogelijk
te houden.

Hierdoor voorkomt men:

= afkoeling van de contactplaats,

- verwarming van andere contactplaatsen іп het meetcircuit.

€27.23

C27.24

Als thermokoppel komt veel voor een combinatie van chromel en alumel.
Voor lage temperaturen past men dikwijls goud en constantaan toe.
Er zijn open en gesloten thermokoppels.
Bij de gesloten typen zijn de twee draden omgeven door een mantel van roest-
vrij staal gevuld met een isolerend poeder. Het uiteinde van de mantel
waar zich de contactplaats bevindt is gesloten, waardoor het thermokoppel
beschermd is tegen schadelijke invloeden zoals vocht, zuur, gassen, etc.
De warmtegeleiding van de mantel is uiterst klein.
mantel SE
dree E

open poeder

gesloten

Brengen we een thermokoppel aan op
de plaats waar de de temperatuur

willen meten dan is de uitslag van
de meter een maat voor de tempera-

tuur,

De meter kan geijkt worden in °C,

Op de vorige pagina hebben we echter gezien dat de gemeten thermospanning
afhankelijk is van het temperatuurverschil tussen de "meetplaats" еп de
andere contactplaatsen in het circuit, De temperatuur van de contacten bui-
ten de oven is gelijk aan de omgevingstemperatuur.

Bij het meten van hoge temperaturen (bijv. 500° С) is de omgevingstempera-
tuur (bijv. 20° C) te verwaarlozen. De uitslag van de temperatuurmeter
komt dan bij benadering overeen met de oventemperatuur. Bij het meten van
lage temperaturen (bijv. 50° С) moer men de omgevingstemperatuur wél їп

rekening brengen.

Een methode met hoge nauwkeurigheid is die waarbij de te meten temperatuur
wordt vergeleken met een nauwkeurig bekende temperatuur, bijv. 0% С

(smeltend ijs).

Hiervoor maakt men gebruik van twee volkomen gelijke
volkomen gelijke thermokoppels.
De twee thermospanningen staan
tegengesteld in serie.

De verschil-spanning doet ееп
stroom vloeien door de meter.

Deze stroom is nu evenredig met

de temperatuur in punt В.

HET PRINCIPE VAN FOTO-EMISSIE OPNEMERS

Een fotocel bestaande uit een lucht-
ledige of met gas-gevulde glazen bal-
lon met daarin een kathode en een апо-
de, is aangesloten ор een gelijkspan-
ning. De komvormige kathode is aan de
binnenzijde bedekt met een lichtge-
voelige laag.

Valt er licht op de kathode dan emit-

teert deze elektronen, die door de
positieve anode worden aangetrokken;
er vloeit een elektrische stroom
van anode naar kathode.

(Bij elektronenbuizen gebeurt hetzelfde onder invloed van verhitting van de

kathode: thermische emissie).

De hoeveelheid geëmitteerde elektronen en dus ook de stroom Т. is afhan-
kelijk van de intensiteit van het licht. De uitgangsspanning uy is dus

een maat voor de hoeveelheid licht die op de kathode valt.

Een vacuüm-fotocel reageert snel maar is tamelijk ongevoelig.

Een gasgevulde-fotocel is minder snel maar wel gevoeliger.

HET PRINCIPE VAN FOTO-EMK OPNEMERS

Een ander soort lichtgevoelig element is de eperlaag-fotocel. Op een plaat-
je koper is een laagje koperoxyde aangebracht, Hier overheen zit een me-
taalvliesje. Opvallend licht dringt door het vliesje en maakt elektronen
vrij uit de oxydelaag. De vrijgekomen elektronen gaan naar het vliesje,
Tussen het vliesje en het koperen plaatje is dan een potentiaalverschil
aanwezig. Het potentiaalverschil is afhankelijk van de hoeveelheid licht
dat de cel treft. De lichtstroom wordt zodoende direct omgezet in spanning

zonder tussenkomst van een hulpspanning.

С27.25

OEFENING

In de lichtgevoelige scha-

j К HEE LC"?
keling volgens afbeelding I
op het vorige blad is Ы 7
U= 50 Ven В = A М. bat
Van de toegepaste fotocel -
is hiernaast de I -U -Ка- 5 HH
а a 02L
rakteristiek afgebeeld.
ол.
H 0051
- і is- auna
Teken in deze karakteris сй а d =
tiek de belastingslijn и б)

van R.
- Hoeveel verandert Du als
de lichtstroom toeneemt

van 0,2 lumen naar 0,4 lumen.

“у Kee E

OPNEMERS WAARVAN DE WERKING BERUST OP WEERSTANDSVERANDERING
A. Edehtgevoelige opnemers.

Principe:

Meten we de weerstand van een

plaatje halfgeleider-materiaal
dat zich in het donker bevindt,
dan blijkt die erg hoog te zijn.
In het materiaal bevinden zich
dan weinig vrije ladingsdragers.
Het geleidingsvermogen ís laag;
de soortelijke weerstand van

het materiaal is hoog.

С27.26

Valt er licht op het plaatje
dan blijkt de weerstand veel

licht
lager te zijn. Onder invloed PP
van het licht worden ladings- EK EKE

dragers vrijgemaakt die zich
in het materiaal kunnen bewe-
gen.

Het geleidingsvermogen is toe-
genomen; de soortelijke weer-

stand is laag.

De geleiding is afhankelijk van de sterkte van het opvallende licht.

Op dit principe berusten de LDR, de fotodiode en de fototransistor.
Voordelen t.o.v, de fotocel zijn dat ze klein zijn, een grote gevoeligheid
bezitten en bij lage voedingsspanningen kunnen functioneren.

De fotodiode en de fototransistor worden in hoofdzaak als digitale opnemers
toegepast.

Als analoge opnemer wordt dikwijls de LDR gebruikt die erg gevoelig is maar

traag reageert op een overgang van licht naar donker.
a. De lichtgevoelige weerstand (LDR).

De LDR is een lichtgevoelige weerstand die in het donker een zeer hoge
en in licht een zeer lage weerstandswaarde heeft. In vele LDR's wordt als
halfgeleidermateriaal cadmium-sulfide toegepast.

Men gebruikt daarom vaak de паат: eadmium-gulfide-cel of kortweg CdS-cel.

Een analoge toepassing vinden we
in foto-camera's met automatische
belichtingsregeling. De stroom

вап |lensmecha-

door de LDR is een maat voor de nisme

hoeveelheid licht die op de LDR

valt. EN
Op de meter kan men de lichtsterk-

te aflezen. Tegelijkertijd wordt

een weekijzeren kerntje meer of

minder ver іп het spoeltje "ве-
zogen". (Elektromagnetisch prin-
cipe).

Нег kerntje ís bevestigd aan een mechanisme dat de lensopening groter of

kleiner maakt.

С27.27

VERVOLG LICHTGEVOELIGE OPNEMERS

€27.28

b. De lichtgevoelige halfgeleiderdiode (foto-diode).

Foto-dioden hebben zoals alle dioden een doorlaat- en een sperrichting.
Een foto-diode wordt altijd in sper-
richting geschakeld (zie fig.). De
sperstroom Iy is zeer klein (vooral
bij silicium dioden) en nagenoeg
onafhankelijk van de aangelegde voe-
dingsspanning U. De sperstroom is wél
afhankelijk van het licht dat op de

diode valt. Als de lichtintensiteit

toeneemt, neemt ook de sperstroom toe.
De uitgangsspanning му is een maat

voor die lichtintensiteit,
Foto-dioden zijn minder gevoelig dan de LDR's maar reageren veel sneller,

Een toepassing van de foto-diode
vinden we in de weergaveapparatuur
van de Philips-video-lengspeelplaat.
De beeld- en geluidsinformatie is

vastgelegd op een ronde reflecte-

rende plaat in de vorm van micros-
prisma

соріѕсһ kleine kuiltjes. Hierop lichtbron

komen we in het vervolg van deze

П
cursus nog terug. ү ZS
Terwijl de plaat ronddraait, wordt 4

het oppervlak door een uiterst
dunne lichtstraal afgetast. De
lichtstraal wordt door het spie-
gelend oppervlak wél en door de
kuiltjes niet teruggekaatst.

De gereflecteerde lichtstraal
komt terecht op een foto-diode
die de lichtvariaties omzet in
elektrische beeld- en geluids-

informatie.

OEFENING

In de lichtgevoelige schakeling

- —
volgens bovenstaande afbeelding EHHE H Н / Шу

is U = 10 Ven R= 50 к. IA)

Р А 200
Van de toegepaste fotordiode is " Eegen,

hiernaast de Iy = Uy - karakte-

ristiek afgebeeld. ы ЕЕН воо 1
- Teken іп deze karakteristiek geel
200L
de belastingslijn van R.
- Hoeveel verandert u, als de Ze 10 Sé 30
verlichtingssterkte toeneemt uw)

van 400 lux naar 800 lux?

ир verandert van у naar у

В. Terperatuurgevoelige opnemers,

Principe:

Нес geleidingsvermogen van een weerstand is groter naarmate het aantal vrije
ladingsdragers groter is en naarmate deze zich beter kunnen bewegen, Bij
toenemende temperatuur neemt het aantal vrije ladingsdragers toe maar neemt

hun beweeglijkheid af.

Als het eerste effect overheerst dan wordt het geleidingsvermogen van de
weerstand groter bij toenemende temperatuur. We hebben te maken met een
weerstand met een negatieve temperatuurcoëfficient.

Deze weerstanden noemt men NTC-weerstanden.

Als het tweede effect overheerst dan wordt het geleidingsvermogen van de
weerstand kleiner bij toenemende temperatuur. We hebben те doen met een
weerstand met een positieve temperatuurcoëfficient.

Dergelijke weerstanden noemt men PTC-weers tanden.

С27.29

€27.30

PIC-weerstanden (ook wel PIC-thermigtore) genoemd, worden veelal gebruikt
als begrenzing of beveiliging in elektronische schakelingen en zelden als

analoge орпепег.

NIC-weerstanden (of NIC-thermistore) worden wel vaak als temperatuuropne-

пег gebruikt.

Hieronder ziet u een eenvoudige temperatuurmeter met NIC-weerstand getekend.
Als de temperatuur van de NTC stijgt, wordt de weerstandswaarde lager en
vloeit er een grotere stroom door de meter. De meter kan geijkt worden bijv.
in fe,

Voor niet al te nauwkeurige metingen is deze goedkope thermometer goed

bruikbaar, bijv. іп auto's voor het meten van de motortemperatuur.

Wil men een NTC als temperatuuropnemer gebruiken dan moet men met het vol-

gende rekening houden:

- Kies ееп NTC waarvan de overdracht van de temperatuur naar bet NTC-ma-
teriaal zo goed mogelijk is, Er zijn speciale NTC's in de vorm van een
thermometer,

- Te grote stromen door de NIC, verwarmen de NTC van binnenuit waardoor
misaanwijzing ontstaat. Kies de voedingsspanning daarom zo laag mogelijk.

NIC's zijn bruikbaar tot 150 à 200 °C, afhankelijk van het type.

Ze zijn slechts binnen enkele °C nauwkeurig.

Voor het meten van hogere temperaturen gebruikt men het thermokoppel waar-

mee bovendien nauwkeurigheden van 0,1 °С te verwezenlijken zijn.

C. Opnemers voor mechanische krachten.

Rekstrookjes.

Principe:

Als een draad van weerstandsmateriaal onderhevig is aan rek of krimp dan
verandert de lengte en de doorsnede van die draad. Zolang een zekere grens
niet wordt overschreden, zijn die veranderingen qua grootte evenredig met

de aangewende kracht.

Als een weerstandsdraad rekt, wordt de lengte hiervan

groter/kleiner
de doorsnede groter/kleiner en de weerstandswaarde
hoger/lager

Een rekstrookje bestaat uit een ааба

dunne weerstandsdraad of ееп
strookje folie van weerstands-
materiaal, bevestigd op een
isolerende drager (bijv. plas-
tic)» De in de praktijk gebruik-

j dsmateriaal
te rekstrookjes hebben een weer- weerstandsmater ia

standswaarde van 100 tot 1000 Q.
Door een rekstrookje stevig vast te lijmen op een voorwerp waarin men
krachten wil meten, ondervindt het rekstrookje dezelfde vormveranderingen

die het voorwerp op die plaats ondervindt. Deze vormveranderingen resulteren

in een weerstandsverandering.

REK
R
R
voorwerp
RUST

C27, 31

De weerstandsverandering van het rekstrookje wordt omgezet іп een spannings-

verandering m.b.v. een gevoelige brugschakeling.

De brug wordt d.m.v. R, іп even-
wicht gebracht als het rekstrook-
je R nog onbelast is.

Zodra er krachten op het rekstrook-
je werkzaam zijn raakt de brug uit
evenwicht еп is de spanning и

АВ
maat voor de weerstandsverandering

een

en dus voor de kracht.
Op deze manier is het mogelijk grote krachten te meten en te registreren

in hijskranen, bruggen, vliegtuigen, etc. maar ook zeer kleine krachten

zoals bijv. de contactdruk van schuifschakelaars.

С27.32

SAMENVATTING

In deze les hebben we de werking van een aantal analoge opnemers en de
bijbehorende schakelingen besproken.
Opneemschakelingen zijn schakelingen waarin niet-elektrische informatie

wordt omgezet in evenredige elektrische spanningen.

De belangrijkste eigenschappen van opneemschakelingen zijn:
— De gevoeligheid.

= De snelheid.

= Storende bijverschijnselen.

- De uitgangsweerstand.

Opnemers van geluid,

Als geluidsopnemers hebben we een drietal microfoons besproken.

- De kristalmicrofoon die op het piëzo-elektrische principe berust is
erg gevoelig en heeft een frequentiegebied van 30-8000 Hz. Men mag
er evenwel geen al te hoge eisen aan stellen. De R, bedraagt ca. 1 М.

= De elektrodynamtsche microfoon waarin een spoeltje op en neer wordt
bewogen іп een magnetisch veld, is snelheidsgevoelig. Hoge tonen geven
een grotere uitgangsspanning dan lage.
Het frequentiegebied loopt tot ca. 10,000 Hz.

= De eondensatormierofoon is in feite een condensator waarvan de capaci-

teit veranderd wordt, Het is een precisie-instrument dat voornamelijk

in laboratoria gebruikt wordt. Er is altijd een hoge hulpspanning nodig.

De R, is 80 - 100 MQ.

Орпешегѕ van licht.

- Van het principe van foto-geleiding wordt gebruik gemaakt bij de LDR
еп de foto-diode. Het geleidingsvermogen neemt toe onder invloed van
licht.

Bij foto-dioden is dit effect alleen merkbaar in sperrichting. Ze zijn
minder gevoelig dan een LDR maar reageren sneller.

- In de fotocel wordt gebruik gemaakt van de foto-emissie. Elektronen

treden uit de katode als er licht op valt.

С27.33

[

С27.35

Opnemers van temperatuur.

- NIC-weeretanden of thezmistors worden gebruikt voor niet al te nauw-
keurige metingen van temperaturen tot 150 à 200 °С.
Te grote stromen door de NTC veroorzaken "valse warmte".

- Met een thermokoppel kunnen hoge temperaturen gemeten worden met grote
nauwkeurigheid, vooral als men twee gelijke thermokoppels gebruikt

waarvan Één op een constante temperatuur wordt gehouden, bijv. 0 °C.

Opnemers van mechanische trillingen.

- De kristal-pieck-up is gevoelig maar niet geschikt voor Hi-Fi-weergave.

- De elektrodynamtiegche pick-up is minder gevoelig (vóórversterking is
noodzakelijk) maar heeft een veel betere frequentiekarakteristiek.
De snelheidsgevoeligheid kan met een RC-filter gecorrigeerd worden.

- De elektromagnetieche pick-up die eveneens minder gevoelig én snel-
heidsafhankelijk is, wordt toegepast als zeer hoge eisen worden ge-
steld.

- Andere trillingeopnemere berusten meestal ор een уап deze principes.

vpnemer van mechanische krachten.
- Het reketrookje zet allerlei vormen van kracht om іп een weerstands-
verandering en maakt het meten en registreren van trek, druk, buiging,

torsie, etc. mogelijk.

NAAM:

OEFENINGEN

1. Een snelheids-opneemschakeling heeft een gevoeligheid van 10 V рег m/s.

Hoeveel verandert de uitgangsspanning van de opneemschakeling als de

snelheid van het te meten object toeneemt vanaf } m/s tot } m/s?

uy verandert vanaf TE naar

Voor het exact op zijn plaats
brengen van een film-negatief
van een printplaat op een af-
druktafel, maakt men gebruik

van een elektronische brug-

schakeling met twee foto-dioden,

De doorzichtige film heeft een
merkteken in de vorm van een
dunne zwarte lijn.

Als de film ongeveer op zijn
plaats ligt wil men op een
meter af kunnen lezen hoever
en in welke richting de film
van de juiste plaats afligt.
(De nulstand van de meter ligt

op het midden van de schaal).

- Teken de foto-dioden in de
brugschakeling.

— Vertel in het kort hoe men
aan de hand van de meter-
uitslag kan constateren of

de film op zijn plaats Ligt.

Antwoord:

merkteken

|
|
|
ES

C27.35

С27.36

Een microfoon wordt via een transformator verbonden met de ingang van
ееп transistorversterker,

De uitgangsweerstand van de microfoon is | MQ.

n
De transformatie-verhouding van de transformator а 10.
De ingangsweerstand уап de versterker is 10 kR.
+

WM |
A

In onbelaste toestand levert de microfoon een wisselspanning van 1 У,

effectieve waarde.

Hoe groot is de ingangsspanning u; van de versterker als de microfoon

op bovenstaande wijze is aangesloten.

Twee rekstrookjes В| еп Ry van elk 100 Q zijn op een balk geplakt zoals
in fig. a is weergegeven. De balk wordt belast door een kracht F.

Hierdoor verandert de weerstandswaarde van de rekstrookjes met 0,1 Q.

De rekstrookjes zijn opgenomen in een brugschakeling zoals in fig. b is

getekend. De voedingsspanning van de schakeling Up = 10 V.

+
>
ош

„з
[оо О]

- Wordt ten gevolgen van F de waarde уап RI en R, goter of kleiner?

R, wordt Lee en R, wordt

- Bereken de spanning Upp:

WEERGEEFSCHAKELINGEN

KORTE HERHALING VAN DE VOORGAANDE LES

In de vorige les hebben we gezien hoe allerlei natuurlijke verschijnselen
zoals temperatuur, licht en kracht kunnen worden omgezet in evenredige
elektrische spanningen. Schakelingen die dit uitvoeren noemen we opneem-
schakelingen. Het onderdeel van de opneemschakeling dat reageert ор de па-
tuurlijke verschijnselen noemen we een opnemer.
De belangrijkste eigenschappen van opneemschakelingen zijn:
- de gevoeligheid
- de snelheid
= storende bijverschijnselen
- de ingansweerstand
De volgende opnemers zijn aan de orde geweest:
= voor het opnemen van licht:
L.D.R., fotodiode, fotocel, sperlaag fotocel.
= voor het opnemen van temperatuur:
N.T,C.-weerstand, P.T.C.-weerstand, Thermokoppel.
= voor het opnemen van magnetisme:
weergavekop van bandrecorder.
— voor het opnemen van mechanische trillingen:
Pick-up (groeftaster), trillingsopnemer,
= voor het opnemen van rek en krimp:

rekstrookjes,

C28. 1

pagina C28-2 ontbreekt

pagina C28-3 ontbreekt

BELANGRIJKE EIGENSCHAPPEN VAN WEERGEEFSCHAKELINGEN.

C28.4

Weergeefschakelingen worden meestal аап de uitgang van een informatie-
verwerkend systeem toegepast. In verband hiermede zijn de volgende

eigenschappen van belang.
De gevoeligheid.

Hiermee wordt bedoeld, de grootte van de uitgangsinformatie bij een
bepaalde waarde van het ingangssignaal.

Voorbeelden:

De gevoeligheid van een Jicht-weergeefschakeling (b.v. lamp) wordt opgege-
ven їп de grootte van de lichtstroom per eenheid van ingangsvermogen (Lumen
per Watt).

De gevoeligheid van een licht-weergeefschakeling (voltmeter) wordt
weergegeven іп de grootte van de wijzeruitslag per eenheid van ingangs-

spanning (bijv. volle uitslag per 100 mV).
De snelheid.

Voor het omzetten van elektrische informatie in niet-eletrische
informatie is tijd nodig. Deze tijd wordt in hoofdzaak bepaald door

de traagheid van het weergeefelement.

Voorbeelden:

Bij een luidspreker wordt een conus in beweging gebracht, Naarmate deze
conus een groter oppervlak heeft kan deze minder snel trillen. Hoge-tonen
luidsprekers hebben dan ook een kleinere conus, Bij een draaispoelmeter
moet een wijzer in beweging gebracht worden. Het duurt fracties van een

seconde voordat de wijzer het einde van de schaal heeft bereikt.
Storende bijverschijnselen.

Bij een aantal weergeefschakelingen ontstaat er naast de nuttige uit-
gangsinformatie zogenaamde stoorsignalen.

Voorbeelden:

Bij weergeefschakelingen waarin schakelaars voorkomen, ontstaan soms
schakelpieken. Bij weergeefschakelingen waarin wijzerinstrumenten worden
toegepast, kunnen resonantieverschijnselen van het wijzersysteem optre-
den, Deze storende bijverschijnselen veroorzaken weinig problemen zolang

ze klein zijn t.o.v, het nuttige uitgangssignaal.

е De ingangsweerstand.

OEFENING:

De ingangsweerstand is van belang omdat de ingang van de weergeefschakelin-
ling wordt aangesloten op de uitgang van het informatie-verwerkend systeem,
Als bijv. de ingangsweerstand van de weergeefschakeling laag is en de uit-
gangsweerstand van de voorafgaande schakeling hoog, dan verliest men veel

spanning.

Een weergeefschakeling met een Ri van 1002 wordt aangesloten op de uit-

gang van een schakeling met een Ra van 9000.

Welk deel van de spanning die de schakeling kan leveren wordt hier benut ?

Antwoord:

HOE KOMT HET WEERGEVEN TOT STAND ?

C28.6

Uitgaande van het principe van de werking van weergevers kunnen we een
aantal groepen onderscheiden.

De belangrijkste zijn:

Elektro-magnetische weergevers
Principe:
Voeren we een stroom door een spoel, dan gedraagt die spoel zich als

een magneet.

Elektro-dynamische weergevers
Principe:
Als een stroomvoerende geleider zich in een magnetisch veld bevindt, dan

wordt er op die geleider een kracht uitgeoefend,

Elektro-statische weergevers
Principe:
Bij een geladen condensator trekken de platen elkaar aan (bij ongelijkna-

mige ladingen), of stoten elkaar af (bij gelijknamige ladingen).

Piëzo-elektrische weergevers,
Principe:
Sluiten we op een kristal een wisselspanning aan, dan treden er in het

kristal vormveranderingen op.

Thermische weergevers
Als men b.v. een elektrische stroom een laspunt van twee verschillende
materialen verwarmt, neemt de gelijkspanning over dat laspunt toe.

Deze spanning wordt m.b.v. een gelijkspanningsmeter weergegeven.

Principes van weergevers die elektrische energie omzetten іп licht.

- Als men voldoende elektrische energie toevoert aan een dunne draad dan
gaat die gloeien en verspreidt licht,

- Bepaalde vaste stoffen lichten op als ze door elektronen met grote
snelheid worden getroffen.

= Bij toevoer van voldoende elektrische energie aan gasgevulde buizen
lichten deze ор.

= Sommige halfgeleiderdioden geven licht bij voldoende stroom in doorlaat-

richting.

Elk van deze principes gaan we in deze les wat gedetailleerder onder de
loep nemen, Verder zullen we een aantal weergevers behandelen die volgens
deze principes werken. Tenslotte komen een aantal weergeefschakelingen

aan de orde.

SOORTEN WEERGEVERS

Dit blad geeft een overzicht van analoge weergevers, gerangschikt naar het
verschijnsel dat ze opleveren.
De weergevers, die іп сеге les worden behandeld, zijn gemerkt met: Ж

VERSCHIJNSEL

Luidspreker w
Telefoon wr

Licht en beeld Gloeilamp

Neonlamp #
Beeldbuis TV
Afstemindicatorbuis
LED #
Elektronenstraalbuis ж

Temperatuur Verwarmingselement

Thermo-element voor een

thermokoppelmeter ж
Magnetisme Elektromagneet
Opnamekop voor een

bandrecorder Ж

Mechanische trillingen Trillingsgever

Г Hoekverdraaiing еп Synchro
verplaatsing Stappenmotor
Relais %

Wijzerinstrument Ж |

(meter)

Snelheid en toerental Motors

HET PRINCIPE VAN ELEKTROMAGNETISCHE WEERGEVERS,

OEFEN ING:

C28,8

Sturen we een gelijkstroom door een spoel
dan ontstaat er in die spoel een magnetisch
veld. De sterkte van dat veld is afhankelijk
van het aantal windingen en de stroomsterkte,
Hoe groter de stroom, des te sterker is het

magnetische veld.

Dit magnetische veld kan aanzienlijk worden
versterkt door de spoel te voorzien van
een weekijzeren kern. Deze kern wordt ten

gevolge van de stroom gemagnetiseerd.

In beide gevallen gedraagt de spoel

zich als een permanente magneet, met 7

A М 2
ееп noordpool en een zuidpool. De Д
E И o> с
elektro-magneet blijkt in staat te И
d
zijn (net als de permanente magneet) ijzer I
ijzer aan te trekken. Gelijknamige + =

magneetpolen stoten elkaar af еп оп-

gelijknamige polen trekken elkaar aan.

Keren we de polariteit van de spannings- z N
bron om, dan vloeit de stroom in tegenge-

stelde richting door de spoel en keert ook І
de richting van het magnetische veld om. E D

Sturen we een wisselstroom door de spoel,
dan ontstaat er een wisselend magnetisch
veld. Het veld keert net zo dikwijls

om als de richting van de stroom omkeert.
Houden we een stukje ijzer іп de

buurt van de spoel of de spoelkern

dan wordt het telkens éven aangetrokken;
het stukje ijzer begint te trillen. Houden we een permanentmagneetje їп
de buurt dan wordt het beurtelings afgestoten en aangetrokken; het gaat

ook trillen,

Als de frequentie van de wisselstroom door de spoel 150 Hz is (zie boven-
staande figuur) hoe dikwijls per seconde maakt het stukje weekijzer dan

een volledig heen-en weergaande beweging? En het magneetje?

Het stukje weekijzer Het magneetje keer

UITVOERINGSVORMEN VAN ELEKTRO-MAGNETISCHE WEERGEVERS.

A. De telefoon

De telefoon is een geluideweergever.

Ор de polen van een U-vormige per-
manente magneet zijn twee spoeltjes
bevestigd, die in serie geschakeld zijn.
Vlak bij de twee magneetpolen

bevindt zich een weekijzeren membraan,
Door de twee spoeltjes vloeit

een wisselstroom die de geluids-

informatie bevat. De wissel-

stroom versterkt of verzwakt

het magnetische veld van de

Oud!
222222
permanente magneet, Het membraan C
wordt daardoor sterker of minder

sterk aangetrokken en gaat trillen.

Het trillende membraan brengt de symbool
omringende lucht in trilling.

Ons oor neemt die luchttrilingen

Jas

waar als geluid, Hoe sterker de
stroom door de spoeltjes is, des

te groter is de Һееп-еп weergaande
beweging van het membraan en des te
harder klinkt het geluid. Naarmate
de frequentie van de stroom hoger is

nemen we een hogere toon waar.
De hoorn van een telefoontoestel bevat een dergelijke telefoon.

Een hoofdtelefoon bestaat uit twee van deze weergeefsystemen die aan een
beugel bevestigd zijn. De spoelstellen van de twee "schelpen" kunnen

parallel of in serie geschakeld zijn.

Er bestaan ook elektrodynamtsche hoofdtelefoons. Het principe hiervan

wordt later in deze les besproken.

c28,9

OEFENINGEN:

VERVOLG

C28. 10

1. Waarom gebruikt men іп elektro-magnetische telefoons als spoelkern een
permanente magneet en niet een weekijzeren kern ?

Antwoord:

2. Van een hoofdtelefoon weten we dat de weerstand van één spoeltje in
de schelp 5000 is.

Hoeveel bedraagt de weerstand van een complete hoofdtelefoon:

- als de schelpen in serie geschakeld zijn ?
= als de schelpen parallel geschakeld zijn ?

ELEKTRO-MAGNETISCHE WEERGEVERS
B. De weekijzerenmeter

Twee weekijzeren plaatjes bevinden
zich in een spoel, Het ene plaatje
zit vast in de spoel. Het andere

kan draaien en is voorzien van een
wijzer. Vloeit er een stroom door
de spoel dan worden beide plaatjes

gelijknamig gemagmetiseerd waardoor

ze elkaar afstoten, Het draaibare

plaatje beweegt zich van het vaste

symbool Ka

plaatje af waardoor we een wijzeruit-

slag verkrijgen.

Een veertje, bevestigd aan de as, zorgt voor een tegenkracht, doordat bij
draaiing het veertje gespannen wordt.

Vloeit er geen strocm door het spoeltje dan is het veertje ontspannen en
wijst de meter nul aan.

Vloeit er wel stroom door het spoeltje dan draait een van de Plaatjes tot-

dat de spankracht in het veertje gelijk is aan de kracht op dit plaatje.

OEFENING:

De richting van de stroom door de spoel is niet van belang. Keren we de
stroom om dan worden de plaatjes in tegengestelde richting maar nog steeds ge-
lijknamig gemagnetiseerd. De weekijzermeter is dus niet polariteitgevoelig.
Men kan er zowel gelijk- als wisselstroom mee meten. De uitslag van een
weekijzermeter geeft altijd de effectieve waarde аап. Deze meter is robuust
maar heeft geen grote gevoeligheid. Ze wordt voornamelijk in sterkstroom-

installaties toegepast.

De hieronder afgebeelde stromen I ` 1, en Tj worden achtereenvolgens

gemeten m.b.v, een weekijzerenmeter.

НЕЕ Е S

TA ЕНЕНЕ EE
i E HEE
st Uitslag 1: A
Е 0
| Т
H Н Е
ОША ШШШ
Hi ii SE
-- | i TE —> Uitslag 2: A
SEER zi
H ji ШЫНЕ Е
EE
TOERE H [ШАШ
i S
Н i
H z Н $t} —> Uitslag 3: A
4 Ee
Ёш F ЕНЕ ЩЫ

С28.11

VERVOLG ELEKTRO-MAGNETISCHE WEERGEVERS,

С28.12

С. ре opnamekop van een bandrecorder,

Met behulp van de opnamekop van een bandrecorder wordt spraak en muziek
op een magneetband vastgelegd.

De magneetband bestaat uit een dunne strook doorzichtig plastiek met
daarop een laagje zeer fijn verdeeld ijzeroxyde-poeder vermengd met

een soort vernis,

De opnamekop bestaat uit een

spoel van dun koperdraad die heeel

gewikkeld is op een ringvormige weekijzeren

weekijzeren kern. De ring is kern ~,

niet volledig gesloten maar symbool
bevat een zeer nauwe luchtspleet

van enkele microns breed, Het iveta Pea {

aldus gevormde е1еКгго-
magneetje is ingegoten in

een isolerende stof.

Door de spoel stuurt men de versterkte stroom afkomstig van een microfoon,
pick-up of radio. Deze stroom veroorzaakt in de luchtspleet van de week-
ijzeren kern een wisselend magnetisch veld dat overeenkomt met de

frequentie en de sterkte van de stroom.

Voeren we de band met constante snelheid langs de luchtspleet dan wordt
het ijzeroxyde gemagnetiseerd, Elk deeltje ijzeroxyde behoudt па het раз-
seren van de luchtspleet grotendeels de magnetisatie die het bij de
spleet verkregen heeft, Zo ontstaat op de band een aaneenschakeling van
"magneetjes" van verschillende sterkte die een afspiegeling is van de

geluidsrrillingen die achtereenvolgens werden toegevoerd.

р. Het relais.
Een relais is een schakelaar die d.m.v. een elektrische stroom wordt be~

diend.

De stroom vloeit door een spoel die

rond een weekijzeren kern is gewikkeld

(zie figuur). Als de stroom voldoende groot
is wordt het anker A tegen de kern getrok-
ken. Als gevolg hiervan worden een aantal

contacten gesloten (of verbroken)

HET PRINCIPE VAN ELEKTRO-DYNAMISCHE WEERGEVERS.

Bevindt een stroomvoerende geleider
zich in een magnetisch veld dan wordt

er op de geleider een kracht uitgeoefend

loodrechtop het veld van de magneet en

loodrecht op de richting van de stroom.

Keren we de stroom door de geleider
om dan keert ook de richting ven

de kracht om. Dit gebeurt ook als de

magneet wordt omgekeerd.

C28. 13

C28. 14

Brengen we in plaats van een rechte Е

geleider een draaibaar opgestelde d
spoel van één of meer windingen in Ez
het magnetische veld, dan werken |

op de twee tegenover elkaar liggende А

spoelzijden tegengestelde krachten.

De winding wil draaien. (De
Keren we de stroom door de winding І £
om dan keren ook de krachten van His: lz Ў

richting om. De winding gaat іп

tegengestelde richting draaien. EI

Sturen ме een wisselstroom door de

spoel dan ontstaat er een heen-en-weer-

gaande beweging.

We kunnen het spoeltje оок аап-
brengen tussen de polen van een
E-vormige magneet. Een wisselstroom

door het spoeltje heeft nu een ор-

en-neer-gaande beweging tot gevolg.

Het spoeltje trilt,

In bovenstaande gevallen wordt een elektrische stroom omgezet in een

mechanische verplaatsing of in een trilling.

De kracht die op de geleider of op het spoeltje wordt uitgeoefend із af-
hankelijk van:

= de sterkte van het magnetische veld

- het aantal windingen еп de afmetingen van het spoeltje

= de stroom door het spoeltje.

UITVOERINGSVORMEN VAN ELEKTRO-DYNAMISCHE WEERGEVERS,

A. De draaispoelmeter
Hiernaast is de constructie van
een draaispoelmeter afgebeeld.
Een rechthoekig spoeltje is

draaibaar opgesteld tussen de polen van

een permanente magneet. Aan het spoeltje magneet
is een wijzer bevestigd.

Sturen we een stroom door het spoeltje
dan zal dit gaan draaien als gevolg
van de kracht die het stroomvoerende SES
spoeltje in het magnetische veld ondervindt,
De spiraalveer, die op de as van het
spoeltje is aangebracht, wordt strakker EES

gespannen naarmate de wijzer verder uit-

slaat, Op deze manier ontstaat er een

tegenkracht die ervoor zorgt dat de

wijzer in de stand blijft staan die overeenkomt met de waarde van de te

meten stroom,

De richting waarin het spoeltje draait is afhankelijk van de stroomrichting,
Het instrument is dus polariteitgevoelig. De uitslag van de meter is
evenredig met de gemiddelde waarde van de stroom. Een zuivere wisselstroom
veroorzaakt dus рёёп meteruitslag: Toch worden draaispoelmeters ook vaak bi:
wisselspanningsmetingen gebruikt. In deze gevallen wordt er vóór de draai-

spoelmeter een gelijkrichter geschakeld.

In vergelijking met bijv. een weekijzermeter is een draaispoelmeter
nogal gevoelig. Draaispoelmeters worden dan ook veelvuldig in analoge

meetapparaten toegepast.

С28.15

OEFENING:

De hieronder afgebeelde stromen H 2, еп 13 worden achtereenvolgens реше-

ten mebev, een draaispoelmeter,

ПЕЛЕНИН En ннн
mA) ЕЗ EE
Е
ЕЧ
Е: d
H H 1 ——> Uitslag 1: mÀ
E E HEHE
Е 1
IMA HEEE
~ =
e i H
а Ems
Е ti > Uitslag 2: mA
— H
H EE
H i Я Hi

: Н ES + E EEN Uitslag 3: mA
EE
EE i

VERVOLG UITVOERINGSVORMEN ELEKTRO-DYNAMISCHE WEERGEVERS,

В, De Luidspreker.
Een luidspreker is een geluidsweergever, Met behulp van een luidspreker
wordt elektrische informatie omgezet in evenredige luchtrrillingen. Er
zijn kristal-, elektromagretische-, elektrodynamische- en condensator-
luidsprekers, We zullen ons hoofdzakelijk bezighouden met de elektro-
dynamieahe-luideprekeromdat deze het meest voorkomt.

C28, 16

Nevenstaande figuur toont
schematisch de constructie

van een luidspreker,

In de ringvormige luchtspleet

van een permanente magneet

bevindt zich een spoeltje

dat aan een papieren eonus

is bevestigd, Dankzij een
geribbelde rand A kan de conus met
het spoeltje vrij gemakkelijk

heen en weer bewegen, Een andere
geribbelde rand B zorgt ervoor

dat Het spoeltje geen verticale
bewegingen kan maken waardoor het de

magneet zou raken.

Vloet er een wisselstroom door

het spoeltje, bijv: afkomstig
van een geluidsversterker, dan symbool

werken er krachten op het spoeltje

waardoor het heen en weer beweegt.
De conus beweegt mee en brengt
de lucht in trilling, Ons oor
neemt die trillingen waar als

geluid,

Voor dit soort luidsprekers is een vermogen van tenminste 50 mW nodig.

Het frequentiegebied dat door deze luidsprekers kan worden weergegeven

loopt maximaal van са, 60 Hz tot 20.000 Hz, De grootte van het frequentie-

gebied hangt af van:

= de afmetingen van de conus.
Voor het weergeven van geluid met lage frequenties moet de diameter van
de conus groot zijn. Voor het weergeven van geluid met hoge frequenties
kan men met een kleine conus volstaan.

- de afmetingen van het klankbord of de klankkast waarin de luidspreker
gemonteerd is, Voor een goede geluidsweergave moet de luidsprekerkast

veel inhoud hebben.

С28.17

VERVOLG LUIDSPREKER

С28.18

De stuurschakeling van een luidspreker.

Om vit een luidspreker geluid op "kamersterkte" te verkrijgen is bij be-
nadering 1 á 2 М ingangsvermogen nodig. Bij praktische schakelingen wordt
dit vermogen geleverd door de versterker die direct vóór de luidspreker

is geschakeld. Om maximale energie-overdracht van de versterker naar de
luidspreker te bereiken moet de weerstand van de luidspreker worden аап-
gepast aan de uitgang van de versterker (of andersom). De weerstand van

een elektro-dynamische luidspreker wordt in hoofdzaak bepaald door de draad-
dikte van het spoeltje en van het aantal windingen. Men noemt een luidspreker
laagohmig als de weerstand ervan tussen 2 9 en 20 9 ligt. Hoogohmige luid-
sprekers hebben een weerstand van 400 2 tot 800 9.

Hieronder із een eenvoudige luidsprekerschakeling getekend (Ғір.а). Het
elektrisch signaal met de geluidsinformatie wordt toegevoerd tussen de
basis en de emitter van de transistor. In de collectorleiding is de

luidspreker opgenomen. We nemen bijv. als voedingsspanning U= 10 V. De
weerstand Ry is zodanig gekozen dat de collectorstroom To = 1 A. Verder

veronderstellen we dat de weerstand van de luidspreker 50 is.

Hei
ІФ) HEEE Ic / Ось
ШЕ
Н SS
SE 8 п
Е:
9
НН КЫ
ШЕН ү ИН
і
иң HE H
i ШИН ||
uv
ө ii
Н HHE FREH
Fig. a Fig. b

In fig. b zijn de uitgangskarakteristieken van de transistor afgebeeld,

In deze karakteristieken is de belastingslijn van de luidsprekerweerstand
getrokken. Punt P is het instelpunt van de transistor. Als we nu de ingang
sturen met een sinusvormige stroom van Zot = 50 mA, ontstaat een collector-
wisselstroom Tet = 1 A. De spanning over de luidspreker wordt Uit =5V,

Het vermogen in de luidspreker is dan:
1

5
P =I ш =-—®.-®-2
L7 Teter)" Siete) "AS ' Vz EN

Als we voor B, een andere waarde kiezen of als we de transistor anders
instellen, wordt het maximaal aan de luidspreker te leveren vermogen

kleiner. (In de volgende oefening gaan we dit narekenen).

OEFENING:

Bepaal in bevenstaande schakeling bij dezelfde gelijkstroominstelling het
А 2
maximaal аап B te leveren vermogen als B = 6 Ké 9. РІ =

HET PRINCIPE VAN ELEKTRO-STATISCHE WEERGEVERS.

Twee plaatvormige geleiders staan op geringe
afstand tegenover elkaar, Sluiten we de platen aan
op een gelijkspanning dan wordt de aldus gevormde

lucht-condensator geladen.

De platen oefenen nu een aantrekkende kracht op
elkaar uit omdat een positieve еп een nega-
tieve lading elkaar aantrekken,

Wil men gebruik maken van deze aantrekkende
kracht dan kan men één van de platen vast en
de andere beweegbaar opstellen, Veranderen we
de spanning op de platen dan verandert de
afstand tussen de platen; hoe hoger de
spanning, des te kleiner de afstand. Sluiten

we een wisselspanning aan dan ontstaat er
een heen-en-weer-gaande beweging van de
beweegbare plaat. Bij een Frequentie van 1000 Hz

gaat de plaat [ recken en weer,

C28. 19

Een andere methode is om een beweegbare

plaat aan te brengen tussen twee vaste

platen die op een gelijkspanning aange-
sloten zijn. De wisselspanning is aangesloten
op de beweegbare plaat en één van de vaste
platen. De middenplaat wordt nu telkens

door de positieve plaat afgestoten en door

de negatieve plaat aangetrokken en omge-
keerd, Bij
de plaat

een frequentie van 1000 Hz gaat

heen en weer.

TOEPASSINGEN ELEKTRO-STATISCHE WEERGEVERS,

А.

De elektro=statische luidspreker.
Bij een elektrostatische luidspreker wordt de conus verbonden met de be-

weegbare plaat van het systeem. Welk van bovenstaande schakelingen is

bruikbaar ? vorige pagina / deze pagina

тоа Е ите зач

De elektro=statische voltmeter.

Hiernaast is het principe-schena veer- BR N
gegeven. Omdat onafhankelijk van de

richting van de aangelegde spanning

de platen elkaar altijd aantrekken, kan

men met dit instrument zowel gelijkspanning

dan wisselspanning meten. “
De uitslag is evenredig met de Pans)
effectieve waarde van de aangelegde А
spanning. Een elektro-statische

voltmeter is een laboratorium-instrument.

HET PRINCIPE VAN PIEZO-ELEKTRISCHE WEERGEVERS,

C28.20

Legt men aan een stukje piëzo-elektrisch materiaal een elektrische span-
ning dan treden er vormveranderingen in het kristal op. De spanning wordt
aangesloten tussen de twee geleidende lagen die aan beide zijden van het

plaatje kristal zijn aangebracht, Het kristal zelf is hoogohmig.

Maken we de bovenkant positief
t.o.v. de onderkant dan wordt het

plaatje bijv. langer,

VOORBEELD,

Keren we de spanning om dan

wordt het kristalplaatje korter.

Als twee plaatjes op elkaar worden ,
geplakt, en er wordt een spanning
aangelegd zoals hiernaast is weerge-

geven, dan wil het bovenste plaatje

langer worden en het onderste plaatje
korter. Het geheel buigt zoals is

aangegeven.

Keren we de spanning om, dan buigt
het stelsel de andere richting in.
De mate waarin het plaatje buigt,

hangt af van de grootte van de

aangelegde spanning.

Leggen we een wisselspanning aan, dan
buigt het stelsel achtereenvolgens
naar boven en naar beneden.

Het ritme van de beweging komt tH |
overeen met de frequentie van

de aangelegde spanning.

VAN EEN PIEZO-ELEKTRISCHE WEERGEVER,

De luidspreker met piëzo-elektrisch-elek-
trisch systeem.

Bij deze luidspreker is de conus

aan het ene uiteinde van het kristal
bevestigd, terwijl het andere einde

is vastgezet, Als een wisselspanning

nu wordt aangesloten trilt het kristal
en dus ook de conus. De piëzo-elek-
trische luidsprekers worden alleen gebruikt voor weergave van hoge tonen

(boven 5000 а 10.000 Hz).

С28.21

THERMISCHE WEERGEVERS

C28,22

In de vorige les is werking van thermische opnemers aan de orde geweest.
Bij dit soort opnemers wordt warmte omgezet in een elektrische spanning.
Bij thermische weergevers wordt een elektrisch vermogen toegevoerd en
warmte afgegeven. Een voorbeeld van zo'n weergever is een verwarmings-
element. Een voorbeeld in de elektronika waarbij een verwarmingselement

wordt gebruikt is de zogenaamde thermokoppel-meter.

Hiernaast is het principeschema van een
thermokoppel-meter afgebeeld, Deze is
samengesteld uit:
- ееп draaispoelmeter.

Dit instrument hebben we op

pag. 15 behandeld.

= een thermokoppel.

hierover is in de vorige 9гарівровітеќег
les gesproken.

symbool
— een thermo-element, bestaande ——

uit een weerstandsdraadje. =@—
Dit element bevindt zich samen
met de contactplaats van het
thermokoppel, in een glasparel.

Het geheel is ondergebracht in een luchtledige
glazen ballon.

De werking is als volgt:

De te meten stroom wordt toegevoerd aan het thermo-element, Hier vindt om-
zetting plaats van elektrische energie in warmte, Deze warmte vloeit via
de (elektrisch isolerende) glasparel naar het thermokoppel. Kier vindt
omzetting plaats van warmte in een elektrische spanning. Deze wordt m.b.v.
de draaispoelmeter weergegeven, Het thermokoppel geeft een spanning af

die evenredig is met de warmte van het thermo-element. Deze warmte is weer
evenredig met het kwadraat van de effectieve waarde van de te meten stroom

“=й: R herno-element? *

De uitslag van de meter is een maat voor de effectieve waarde van de te
meten stroom. Het schaalkarakter is kwadratisch, Een twee-maal zo

grote stroom veroorzaakt een vier-maal zo grote meter-uitslag.

lineaire schaalverdeling

kwadratische schaalverdeling

Een thermokoppel-meter wordt gebruikt voor het meten van de effectieve
waarde van:

- HF-wisselstromen (tot са, 100 MHz).

- niet sinusvormige wisselstromen.

Dergelijke metingen kunnen niet worden uitgevoerd m.b.v. de andere

meetapparaten die we in deze cursus hebben behandeld.

WEERGEVERS DIE ELEKTRISCHE ENERGIE OMZETTEN IN LICHT.

1. Als men aan een dunne geleider voldoende elektrische energie toevoert,
gaat die gloeien en verspreidt licht, Toepassing: de gloeilamp.

2. Bepaalde vaste stoffen lichten op als ze door elektronen met grote snel-
heid worden getroffen.

Toepassing: het scherm van een elektronenstraalbuis.

luminesgerende vaste stof

elektronenkanon elektropenstraal

ee
Z | scherm
=

ed E
Ten gevolge van de uitwendig aangelegde spanning U worden de elektronen
die uit "het kanon" worden geschoten versneld. Snelle elektronen be-
zitten een grote energie. Deze energie wordt overgedragen op de luminesce-
rende stof, waarmee het scherm is bedekt, Hierdoor gaat het scherm ор-
lichten en zal kortere of langere tijd nalichten.

De spanning U moet zeer hoog zijn (> 10.000 V); de stroom Т is zeer

klein ( < 10 HA.)

C28.23

C28.24

3. Bij toevoer van voldoende elektrische energie aan gasgevulde buizen

lichten deze op.

Toepassing: indicatielampjes.

Een dergelijk lampje wordt bijv,
in een spanningszoeker gebruikt.
Dit lampje licht op bij een
spanning U van tenminste 60V. Bij

hogere spanningen valt een gedeelte

van die spanning over de weerstand H,
De stroom door het lampje is klein:
са. 1 шА. Er zijn ook gasgevulde letter-

en cijferindicatorbuizen.

4. Sommige halfgeleiderdioden geven licht bij voldoende stroom in doorlaat-

richting.

Toepassing: Een LED(Licht-Fmitterende-Diode) І
De bedrijfsspanning van een LED ligt
tussen 1,5 Ven 2,5 V; de stroom is R

5 а 20 mA. De kleur van het uitgestraalde
licht wordt bepaald door het halfgeleider LED
materiaal. Rood en geel-groen zijn het meest

gebruikelijk.

LED's komen ook voor als letter- en cijferindicators voor

uitleesschakelingen.

SAMENVATTING.

Ф In deze les hebben we de werking van een aantal analoge weergevers en de
bijbehorende schakelingen besproken: Weergeefschakelingen zijn schake-
lingen waarin elektrische informatie wordt omgezet in evenredige niet-

elektrische informatie,

® De belangrijkste eigenschappen van weergeefschakelingen zijn:
= de gevoeligheid
- de snelheid
= storende bijverschijnselen

= de ingangsweerstand

Als geluidsweergever hebben we een drietal luidsprekers en de telefoon

besproken:

= de elektro-dynamtische luidspreker is de meest gebruikte.
Het frequentiegebied van dit type luidspreker kan lopen van 60 Hz ~
20.000 Hz maar hangt af van zijn afmetingen, de klankkast en een juiste
aanpassing аап de versterkeruitgang. De impedantie verschilt van type tot
type en ligt tussen 3 en 800),

- de elektro-statische en de piëzo-elektrische luidspreker worden alleen
als hoge-tonen weergever toegepast.

- de meest gebruikte telefoons werken volgens het elektro-magnetísche
of volgens het elektro-dynamische principe.

Ф Verplaatsingsweergevers.

We hebben drie typen meetinstrumenten behandeld,

= De draaispoelmeter is іп de elektronika het meest gebruikte
meetinstrument. Het reageert op de gemiddelde waarde van de toegevoerde
stroom, Bij het meten van wisselstromen wordt een gelijkrichter vooraf
geschakeld. Het opgenomen vermogen is gering: bijv. 10 UW.

- De elektro-magnetische meter is veel ongevoeliger dan de draaispoelmeter
en wordt daarom voornamelijk in de sterkstroomtechniek toegepast. De
meter reageert op de effectieve waarde van de te meten stroom,

- De 2lektro-statische meter is een laboratoriuminstrument. Het opgenomen
vermogen is nihil. De meter reageert op de effectieve waarde van de

aangelegde spanning.

C28.25

Ф Thermische weergevers:
Als voorbeeld hebben we een thermokoppel mét thermo-element behandeld; het
thermo-element is de weergever. M.b.v, een thermokoppel-meter kan men de
effectieve waarde van HF-stromen of van niet sinus-vormige stromen meten.

Het opgenomen vermogen van dit type meetinstrument is 10 а 100 mW.

Weergevers van licht,

- de gloeilamp neemt realtief veel energie ор, het rendement is laag en de
levensduur gering.

= De gasgevulde lampjes hebben een lange levensduur. De benodigde spanning
is hoog (vanaf 60 V).

= De LED werkt bij lage spanningen (1,5 á 2,5 V); de opgenomen stroom
is 5 tot 20 mA.

C28.26

OEFENINGEN:

Bij reparatie van de schelp van een hoofdtelefoon worden de spoeltjes
vernieuwd.
= Teken in het figuur

welke verbindingen

U moet aanbrengen

om de schelp weer

correct te laten

functioneren.

- Geef in de tekening de noord- en zuidpolen van de twee spoelen aan voor
het geval de stroomrichting overeenkomt met de pijlrichting.

= Wordt bij deze stroomrichting de magneet van de kern verzwakt of

versterkt ?

Antwoord :

Door een draaispoelmeter 1 (mA): HHHH

vloeit een stroom zoals [: Н Н

hiernaast is weergegeven, + Г
ШЫН

- Hoeveel slaat de meter uit 7

C28.27

C28.28

3, Hieronder is de eindtrap van een geluidsversterker weergegeven. De
voedingsspanning U= 18 Ү. Bovendien zijn de uitgangskarakteristieken

van de toegepaste transistor afgebeeld.

Тол); HEEE Ie Uce
ЕЕ sett ii,

De transistor is ingesteld op een gelijkstroom Ze = 0,6 А,

- Hoe groot moet men de weerstand van de luidspreker kiezen opdat de
transistor het maximale wisselstroomvermogen aan de luidspreker kan
leveren ?

= Hoe groot is dat maximale vermogen ?

Рү(пак) 7

4. Hiernaast zijn de eigenschappen 720362204,

тыт.
E/I; seal
+ j

van een thermokoppel (met thermo-

element) afgebeeld,

Ie is de aan het thermo-element

toegevoerde stroom, Е is de thermo-EMK,

M is een draaispoelmeter Cy = ] K)

De weerstand van het thermo-element 1 -
is Rg = 100 9.
De weerstand van het thermokoppel

is EH = 50

Hoe groot is bij benadering

de meter-uitslag bij
Ze = 10 mA ?

E 29

INLEIDING

TRANSPORT SCHAKELINGEN

Bij elektronische informatieverwerking is het noodzakelijk dat elektrische

informatie van de ene plaats naar een andere plaats wordt gebracht.

Voorbeelden:

= Binnen een schakeling wordt elektrische informatie van de ene component
(bijv. een transistor) naar een andere component (bijv. een weerstand)
doorgegeven.

= Binnen een systeem wordt de informatie van de ene schakeling (bijv. een
oscillator) naar een andere schakeling (bijv. een versterker) getrans-
porteerd.

= Ook tussen complete systemen wordt informatie uitgewisseld (bijv. tussen
een radio=zender en een radio-ontvanger),

De middelen waarmee informatie-transport plaats vindt zijn zeer uiteenlo-

pend van aard.

- Binnen een schakeling gebeurt informatie-transport meestal met gewone
draadverbindingen.

- Binnen een systeem worden soms speciale kabels gebruikt om de informatie
van de ene schakeling naar de andere te brengen, Bijvoorbeeld het
transporteren van een microfoonsignaal naar een versterker gebeurt
m.b.v. daarvoor geschikte microfoonkabel.

= Bij het overbrengen van informatie tussen systemen anderling wordt ook
vaak gebruik gemaakt van kabels (denk bijv. aan telefoonverbindingen).
Soms wordt draadloze verbinding toegepast (zoals bijv. bij de afstands-

bediening van een Т,Ү;).

Al deze informatie-transport-middelen noemen we in deze les transport-

"schakelingen",

С.29.1

WELKE TRANSPORT-SCHAKELINGEN GAAN WE BEHANDELEN ?

De gewone draadverbindingen laten we buiten beschouwing. Hierover is in
het B-deel van deze cursus voldoende aandacht besteed (В.128). Wel komen
aan de orde:

- Transport van elektrische informatie via kabels,

- Transport d.m.v. elektro-magnetische golven via de ruimte.

- Transport d.m.v. ultrasone golven via het medium lucht.

- Transport d.m.v. Licht-golven via glasvezels.

Transport-schakelingen zoals in deze les bedoeld, komen hoofdzakelijk

voor tussen de schakelingen van een systeem en tussen systemen onderling.

Y ї t t

Uitgangs—
informatie
weergever

Informatie
verwerkend-
systeem

Ingangs-
informatie
орпетег

Voeding

DE FUNCTIE INFORMATIE-TRANSPORT,

С.29.2

Een transport-schakeling

stellen we voor door een
Transport-

k met een ingang en ee
10 gang S schakeling

Ingeng Uitgang

uitgang.

Aan de ingang wordt het te
transporteren signaal toege-
voerd; aan de uitgang komt
het getransporteerde signaal
beschikbaar.

Een ideale transport-schakeling zou de volgende eigenschappen hebben:

het transport gebeurt in een oneindig korte tijd.

er treedt tijdens het transport geen energie-verlies op.
= de getransporteerde informatie heeft dezelfde vorm als het оог-
spronkelijke signaal.

— tijdens het transport worden er geen stoorsignalen toegevoegd.

Bij praktische transport-schakelingen worden deze eigenschappen zo dicht
mogelijk benaderd.

НЕТ ENERGIE-VERLIES IN EEN TRANSPORT-SCHAKELING,

OEFENING:

In een transport-schakeling gaat altijd

Transport

een deel van de toegevoerde energie schakeling

verloren. Het vermogen van het uitgangs-

signaal Ф.) is dus kleiner dan het

vermogen van de ingangsinformatie (Р;).

De mate van energie-verlies іп een transport-schakeling wordt weergegeven
in aantallen dB's. Меп gaat te werk zoals we bij vermogensverzwakking
C9.5 hebben geleerd.

Voorbeelden:

Р,
= =-]0 = 10} j dit komt overeen met een verzwakking van 1 В = 10 dB,

Р
рі = 1000 = 103; dit komt overeen met een verzwakking van 3 В = 30 dB.

De verhouding >= noemt men de demping van ееп transportschakeling.
вр 9
u

De demping Ven een transportschakeling ів -20 dB,
1 Р.
ч Pa

Als 1 W aan de schakeling wordt toegevoerd, hoeveel vermogen blijft er

dan in de schakeling achter ?

с.29.3

TRANSPORT VIA KABELS.

С.29.4

Voor het transporteren van elektrische informatie over midden-lange еп
korte afstanden (vanaf een paar meter tot enige tientallen km) wordt vaak
gebruik gemaakt van kabels.

Twee soorten kabels worden hierbij veelvuldig toegepast:
= parallelkabel. (fig.a)
- coaxiaalkabel. (Fig.b)

binnenader (geleider)

isolatie

buitenmantel (geleider)

isolatie plastic omhulling
Fig.a Fig. b

Parallelkabel bestaat uit twee gelijke parallel aan elkaar lopende aders van
van koperdraad die op hun plaats worden gehouden d.m.v. isolatiemateriaal
(polyethyleen).

Coaviaalkabel bestaat uit een geleidende binnenader en een geleidende
buitenmantel, Binnenader en buitenmantel worden op hun plaats gehouden

d.m.v. isolatie, Om het geheel is meestal een plastic omhulling aangebracht,

Bij parallelkabel vloeit de stroom vanaf de bron via de ene ader, de

belasting В| en de andere ader terug naar de bron,

bron e E
be | parallelkabel 1

Bij coakiaalkabel vloeit de stroom vanaf de bron via de binnenader, de

belasting Еу en de buitenmantel terug naar de bron, De buitenmantel ligt

meestal aan "aarde",

bron
сова каве! Е l

Voordelen van coaxtaalkabels t.o.v. parallelkabels.
- Bij een stroomvoerende coaxiaalkabel bevindt het opgewekte magnetische
en elektrische veld zich uitsluitend tussen de binnenader en de buiten-

mantel. Een coaxiaalkabel straalt dus niet naar buiten.

= Omgekeerd hebben van buiten komende stoorvelden geen invloed op het
signaal dat door de coaxiaalkabel wordt getransporteerd.

Voordelen van parallelkabels t.o.v. coaxiaalkabels.

- parallelkabels zijn goedkoper.

- parallelkabels zijn symmetrisch opgebouwd.
schakeltechnisch is dit soms aantrekkelijk.

С.29.5

OPDRACHT I:

С.29.6

HET VERKRIJGEN VAN SMALLE IMPULSEN.

In het verloop van deze les gaan we door metingen de eigenschappen van
kabels bepalen. Voor deze metingen hebben we zeer smalle impulsen nodig,
die óf positief óf negatief zijn. Met behulp van de volgende schakeling

worden de gewenste impulsen verkregen.

| ни
£ H

In BY206,

©-
= Bouw deze schakeling op Uw paneel. Gebruik hiervoor de BCEE van
het paneel zodat er op de rechterzijde nog andere schakelingen

kunnen worden gemonteerd.
- Laat de punten P - P' en Q - OI open,

- Leg aan de ingang een kanteelvormige spanning met een top-top-waarde

van tenminste 10 V; Frequentie 50 kHz,

- Maak de uitgangsspanning zichtbaar op een oscilloscoop. De schakeling

gedraagt zich als:

een differentiator
een integrator

een clipschakeling

oooo

een clampschakeling

= Verbindt de punten Р - P' en Q - Q' door,

— Bestudeer op de oscilloscoop wat de diode BY 206 doet.

- Leg tussen Q - Q' een gelijkspanning van са. lV; maak punt Q positief

t.o.v. 0', Stel deze spanning zodanig in dat uitsluitend positieve
impulsen met maximale amplitude ontstaan. Deze impulsen hebben we nodig

voor de volgende opdracht.

- Regel de tijdbasis van de oscilloscoop zodanig dat slechts twee

impulsen zichtbaar blijven.

OPDRACHT 2: HET METEN AAN EEN "KUNST-KABEL".

Om de verschijnselen bij kabeltransport goed te kunnen waarnemen zouden we
een kabel van tenminste 100 meter lengte nodig hebben . Het is vrij

lastig om binnen een prakticumlokaal aan dergelijke omvangrijke kabels
metingen te verrichten. De metingen van deze opdracht worden dan ook aan
een veel kortere, een zogenaamde "kunst"-kabel verricht. De verschijnselen

die hierin optreden komen nagenoeg overeen met die in een echte kabel.

- Monteer de ingang van de volgende schakeling achter de uitgang van
de impulsvormer van blad 6.

Er worden nu smalle impulsen aan de kunstkabel toegevoerd.

In | kunstkabel | Uit

- Plaats de ene Y-ingang van een dubbelstraaloscilloscoop tussen de
punten А = А! en de andere Y-ingang tussen de punten В - B' (Let op
de "aardzijden" van de kabel). Maak de gevoeligheid van de Y-kanalen

even groot.

Schets hiernaast het verloop van de ingangs-

spanning (bovenkant scherm) en van de resulte-

rende uitgangsspanning (onderkant scherm).

ср:

Conclusie:

Bij elke impuls op de ingang ontstaan vele impulsen op de uitgang.

De achtereenvolgende impulsen op de uitgang hebben kleinere amplituden.,
= Schakel op de uitgang van de kabel een weerstand van 1 ко.

Bestudeer achtereenvolgens de іп- en uitgangsspanning van de schakeling.

Conclusie:

De uitgangsspanning komt nu in grote trekken [wel / niet | overeen met

de ingangsspanning.

- Breek de schakeling nog niet af.

с.29.7

TOELICHTING OP DE METINGEN VAN BLAD 7.

С.29,8

Als we een impuls aan de ingang van een kabel toevoeren dan beweegt deze
zich met grote snelheid naar het einde van de kabel (fig.a) Ten gevolge

van een open uitgang (R, = œ) wordt de impuls gereflecteerd (fig. b)
op gang (B,

и
toegevoerde impuls gereflecteerde impuls,
E
In kabel Uit In kabel Uit
Fig. а Fig. b

Dit verschijnsel van de heen- en weergaande impuls kan men vergelijken

met het volgende voorbeeld.

Veronderstel dat een locomotief tegen een stilstaande trein botst. Eerst
worden de bumpers van de eerste wagon ingedrukt; tijdens dit indrukken
verkrijgt deze wagon de snelheid van de locomotief. De bumpers van de
tweede wagon worden dan ingedrukt waardoor ook deze wagon gaat bewegen,
enz. De toestand van bewegende wagons plant zich voort van voor naar
achter, Staat nu de laatste wagon tegen een stootblok dan wordt deze wa-
gon in zijn beweging afgeremd. Hierbij worden zijn bumpers extra sterk in-
gedrukt. Tijdens het ontspannen hiervan wordt de voorlaatste wagon in
tegengestelde richting in beweging gebracht, enz. De toestand van bewegen-

de wagons plant zich nu voort van achter naar voor,

Op overeenkomstige wijze treedt er bij een kabel met open uitgang een re-
flectie op. De gereflecteerde impuls plant zich voort naar de ingang van de
kabel. Bij ons meetobject op blad 7 was de ingang van de kabel afgesloten
met een weerstand van 10 КӢ (een betrekkelijk hoge weerstand). De ingang
van de kabel is dus ook "bijna" open Daardoor treedt ook hier reflectie

ор. De aan de kabel toegevoerde impuls loopt dus heen en weer over de kabel,
De amplitude wordt telkens kleiner omdat er in de kabel spanningsverlie-
zen optreden. Op de uitgang van de kabel zien we dan ook een reeks van im-

pulsen met afnemende amplituden.

Sluiten we de uitgang van de kabel van opdracht 2 af met een weerstand van
1 ЕП, dan treden er geen reflecties ор, De getransporteerde impuls blijkt

(op de amplitude na) overeen te komen met de toegevoerde impuls.

Voor een reflectievrij transport moet een kabel worden afgesloten met een
weerstand waarvan de waarde overeenkomt met de zogenaamde karakteristieke
weerstand van de kabel. We noemen deze weerstand Bot De A, van de kunst-
kabel waaraan we hebben gemeten is 1 К. In het vervolg van deze les zullen
we nagaan welk verband er bestaat tussen de mechanische afmetingen en be-
paalde eigenschappen van het isolatiemateriaal van een kabel en de waarde
van Ro

OOK DE INGANG VAN EEN KABEL AFSLUITEN МЕТ R

We hebben gezien dat we reflecties kunnen voorkomen door de kabel aan de
uitgang af te sluiten met een weerstand waarvan de waarde overeenkomt met
Ro . Op het vorige blad is uitgelegd hoe een aan de uitgang van de kabel
geraflacteard signaal bij de ingang nogmaals gereflecteerd wordt, Daarom
worden kabels ook aan de ingang afgesloten met R {zie figuur). Hiermee
bereikt men dat een reflectie, ontstaan bij een onjuiste afsluiting aan
de uitgang van de kabel, aan de ingang alsnog geheel wordt onderdrukt. Bij
de volgende meetopdracht zullen we dit aantonen.

It In kabel (Ro) Uit RSR,

С.29.9

AANPASSING VAN VERSCHILLENDE KABELS,

Twee kabels met verschillende karakteristieke weerstanden mag men niet

zonder meer doorverbinden. Dit kan men als volgt inzien:

Veronderstel dat de voorst: kabel een karakteristieke weerstand heeft

van 500 еп dat die van de achterste kabel 750 is. In dit geval is de
uitgang van de voorste kabel afgesloten met 750 i.p.v. met 500 , en de
ingang van de achterste kabel met 500 i.p.v. met 750 ‚ Ег is een fou-
tieve aanpassing tussen de kabels die weer aanleiding geeft tot reflecties.
Dit euvel kan men verhelpen d m.v. een aanpassingschakeling, bijv. een
aanpassingstransformator, Deze wordt tussen de kabels aangesloten (zie
figuur). Bij ons getallen voorbeeld moet de ingangsweerstand van de
aanpassing 509 zijn en tevens moet de uitgangsweerstand 750 bedragen,
Kabel 1 is nu voor en achter op de juiste wijze afgesloten met 500.

Kabel 2 is aan weerskanten correct afgesloten met 750.

kabel 2 (750)
о

Aanpa: e
750

OEFENING:

In een aanpassingsschakeling zoals hierboven bedoeld gaat altijd wat
energie verloren. Veronderstel dat de vermogens verzwakking van boven-
staande aanpassing — 3 dB is. Stel verder dat de demping van kabel 1 -6 dB
is en die van de kabel 2 -5 dB.

Hoeveel dB is dan de totale vermogensverzwakking ?

ij ES
D

С.29.10

OPDRACHT 3: VERDERE METINGEN AAN EEN KUNSTKABEL .

We gaan verder met metingen aan de schakeling die reeds op Uw paneel

is gemonteerd.

10к! Bo
Impulsvor mer

kunstkabe! (Ro = IKO)

50kHz

— Controleer m.b.v. een oscilloscoop of de impulsvormer nog smalle impul-
sen van са. 50 kHz levert. Stel de tijdbasis van de oscilloscoop zodanig

in dat slechts twee achtereenvolgende impulsen zichtbaar blijven.

= Plaats de ene ingang van de dubbelstraaloscilloscoop tussen de ingang van
de kabel (A — А") en de andere Y-ingang tussen de uitgang van de kabel
(B - В') Maak de gevoeligheid van de Y-kanalen even groot.

= Schets hiernaast het verloop van de
ingangsspanning (bovenkant scherm)

en van de uitgangsspanning van de

kabel (onderkant scherm).

Aan beide zijden wordt het signaal - dt
wel / niet | gereflecteerd. |

— Sluit de ingang van de kabel af EERE
met R, (vervang 10 КӢ door 1 КЙ) | |

Schets opnieuw de in- en uitgangs-

spanning van de kabel. |

De ingang reflecteert d

De uitgang reflecteert | wel / niet

= Sluit nu ook de uitgang af met Е. т

(uitgang belasten met 1 КП)

Teken ook nu de spanning tussen Ger

A= А en B=B'

Aan beide zijden van de kabel wordt (ES

het signaal gereflecteerd,

С.29.!1

DE KARAKTERISTIEKE WEERSTAND VAN EEN KABEL,

С.29.12

Hieronder is een vervangingsschema van ееп verliesvrije kabel afgebeeld.
Met verliesvrij bedoelen we hier: een kabel zonder energieverlies, dus
zonder ohmse weerstand). In dit schema is de zelfinductie van de geleiders
weergegeven met de spoeltjes Г, De capaciteit tussen de geleiders is aan-
gegeven met de condensators С.

De spanning и is de aangelegde spanning; de stroom 7 de resulterende in-
gangss troom. R is de afsluitweerstand waarvan de waarde overeenkomt met

de karakteristieke weerstand bäi van de kabel.

ZL D L L L L

Wat bedoelt men met de karakteristieke weerstand ?

De karakteristieke weerstand van een kabel is de ingangeweeretand van een
reflectievrije kabel. De R, van een kabel is dus gelijk aan u/i.

Men kan afleiden dat:

men е totale zelfinductie per meter kabellengte
o ү De totale capaciteit per meter kabellengte

Hieruit volgt dat de karakteristieke weerstand van een kabel onafhankelijk
is van de lengte van de kabel.
Waardoor wordt R, dan wel bepaald ?

De zelfinductie en de capaciteit van een meter kabel zijn afhankelijk
van de dikte van de geleiders, de afstand tussen de geleiders en de

elektrische en magnetische eigenschappen van het isolatiemateriaal.
Voor een parallelkabel geldt:

TE. Lee = 300 108 (©)

к=

u еп є zijn eigenschappen van

het isolatiemateriaal,

"log" betekent logarithme. Dit is
een rekenkundige bewerking die we

in deze cursus niet hebben geleerd.

Voor een coartaalkabel geldt":

Ede D
A= VE: Лов) = 150 108 (0)

Voor beide soorten kabels geldt dus dat В groter is naarmate D groter

en r kleiner is.

Veel voorkomende R vaarden van praktische kabels zijn:
50 Q, 60 П, 75 9, 300 &, 600 Q. De waarde van Re staat meestal op de

kabel zelf aangegeven.

DE VOORTPLANTINGSSNELHEID IN EEN KABEL,

Er is tijd nodig om elektrische informatie via een kabel te transporteren.
Aan de hand van het vervangingsschema van pagina 12 kan men berekenen dat

de voorplantingssnelheid van de informatie gelijk is aan:

Hierin is:

L =de zelfinductie per meter kabellengte.

Ers de capaciteit per meter kabellengte.

We zien dat de snelheid kleiner is naarmate de zelfinductie en capaciteit

per meter kabel groter is.

Dit is ook te begrijpen als men aan het volgende denkt:

= Het vergt enige tijd om stroom door een spoel te krijgen.
Deze tijd is langer naarmate de zelfinductie van de spoel groter is, De
snelheid in een kabel is dus kleiner naarmate de zelfinductie van de ве-
leiders groter 1з.

= Het vergt ook enige tijd om spanning op een aondensator te krijgen. Deze
tijd is langer naarmate de capaciteit van de condensator groter is, De
snelheid in een kabel is dus kleiner naarmate de capaciteit tussen de

geleiders groter is.

С.29.13

Als we 21 еп €, uitdrukken in kabeleigenschappen, dan blijkt de snelheid

in zowel parallel- als coaxiaalkabel gelijk te zijn aan :

= lichtsnelheid
Hir
Hierin is:
HeT de permeabiliteit van het isolatiemateriaal

ES de permittiviteit van het isolatiemateriaal.

Bij praktische kabels is М Lene, = 2. De voortplantingssnelheid
іп een kabel benadert dus de lichtsnelheid, Voorkomende waarden:
v{kabel) = 200.000 а 250.000 km/s,

OEFENINGEN:

Voor het transporteren van elektrische informatie gebruikt men een kabel
van 500 meter lengte. De Ro van de kabel is 6000. De voortplantings-
snelheid is 250.000 km/s,

= Teken hieronder het schema van de transportschakeling. Geef de plaats
en de waarden van de afsluitweerstanden aan.
U mag aannemen dat de uitgangsweerstand van de informatiebron te ver-

waarlozen klein is.

AL T жы ale e ab

| єй НЕ

- Als de effectieve waarde van het te transporteren signaal 1 V is, hoe-
veel spanning staat er dan aan de ingang en aan de uitgang van de kabel

(veronderstel dat deze verliesvrij is).

Uiers) "
= Hoe lang duurt het informatietransport ? =

С.29.14

TRANSPORT DOOR MIDDEL VAN ELEKTRO-MAGNETISCHE GOLVEN.

Voor het transporteren aan elektrische informatie over grote afstanden of
in moeilijke toegankelijk gebieden wordt vaak gebruik gemaakt van
elektro-magnetische golven. Bij het uitwisselen van informatie tussen
bijv. ruimtevaartuigen, planeten en de aarde is dit soort informatie-

transport zelfs het enige mogelijk.

Bij dit transportsysteem wordt de te transporteren elektrische informatie
аап de zendzijde omgezet in elektro-magnetische golven. De voortplanting
van deze golven geschiedt via de ruimte (de ether). Aan de ontvangzijde
wordt de elektrische informatie weer omgezet in evenredige elektrische

spanningen:

WEERGEVER

OPNEMER

ruimte

Czendantenne) [> Arnon tontvangantenne)

electro— magnetische golven

Eet omzetten van elektrische informatie in evenredige elektro-magnetische
golven gebeurt m.b.v. een zendantenne. Het medium is de ruimte rondom de
aarde (ook het luchtledige gedeelte). Een eigenschap van elektro-magnetische
golven із dat deze zich voortplanten іп een luchtledige ruimte. Het om-
zetten van elektro-magnetische golven in evenredige elektrische spanningen

vindt plaats m.b.v. een ontvangantenne.

Eigenschappen van dit soort informatietransport.

— Elektro-magnetische golven planten zich in principe rechtlijnig voort.
Ten gevolge van obstakels kunnen de golven worden afgebogen of gereflec-
teerd. De voortplantingssnelheid van elektro-magnetische golven is
300.000 km/s.

= het energieverlies van dit transportsysteem is betrekkelijk groot. Van
de tientallen kilo=watts die аап de zendzijde worden toegevoerd,
blijven op bijv. 100kafstand slechts enige micro=watts over, Veel
energie vergt het omzetten van elektrische informatie in elektro-
magnetische golven en omgekeerd, Ook tijdens het transport zelf gaat
energie verloren in het oppervlak van de aarde en in de ruimte,

= Tijdens het transport worden bij de gewenste informatie stoorsignalen
toegevoegd. De belangrijkste storing is de zogenaamde atmosferische
ruis.

= Vervorming van de informatie kan ontstaan doordat bijv, in de buurt van
de ontvangantenne hoge gebouwen staan. In dat geval bestaat de mogelijk-
heid dat behalve het direct ontvangen signaal ook nog een later aan-

komend, via een groot object gereflecteerd signaal wordt ontvangen.

С.29.15

OEFENING:
De afstand tussen zender en ontvanger is 60 km. Aan de zendantenne wordt

100 kW toegevoerd; іп de ontvangantenne ontstaat 100 uw.

- Na hoeveel tijd wordt het zendersignaal ontvangen ?
s-

— Hoeveel dB is het energie-verlies ?

RT
P

ZENDANTENNES

Er zijn vele soorten zendantennen van de meest uiteenlopende vorm, In deze

les wordt slechts ёёп type besproken.

Een zendantenne zet elektrische signalen om in evenredige clektro-mag-
netische golven; Aan de hand van de volgende figuren zullen we globaal
uitleggen hoe dit omzetten in zijn werk gaat. In fig.a. is een veel
toegepaste zogenaamde dipool-antenne getekend, Deze bestaat uit twee
gelijke in elkaars verlengde liggende geleidende staven waartussen het

zendersignaal иі wordt toegevoerd.

In eh, is het vervangingsschema van de antenne weergegeven, De staven
hebben een zelfinductie Г; tussen de staven heerst een capaciteit 7. De

antenne gedraagt zich als een trillingskring.

Ten gevolge van het zendersignaal u, ontstaat ег afwisselend een elektrisch
veld іп С еп een magnetisch veld in L, Dit elektro-magnetische veld wordt

naar buiten uitgestraald,

dipool —antenne

Fig b

С.29.16

Dipoolantennen met een totale lengte van |A komen veelvuldig voor; À is

de golflengte van het zendersignaal,

Voortplantingssnelheid (300.000 km/s)

Ма meters) = Frequertie van het zendersignaal

Een }А-апбеппе voor een zender op 100 MHz heeft een lengte van 7 Je
DE STRALINGSWEERSTAND
Het vermogen dat uit een antenne wordt gestraald moet worden geleverd door

de schakeling die aan de antenne voorafgaat. Het uitgestraalde vermogen

kan men als volgt berekenen:

P stral ing

ui is de aan de antenne toegevoerde spanning. В. is de otralingeweerstand
van de antenne. Deze wordt bepaald door de vorm van de antenne, Een

dipoolantenne volgens bovenstaande tekening heeft ееп А, van ongeveer
609,

НЕТ STRALINGSDIAGRAM,

Over het algemeen zendt een antenne niet іп alle richtingen een even
sterk signaal uit. Met behulp van een stralingsdiagram wordt dit aange-

geven.

Hiernaast is het stralingsdiagram dipool-antenne
van een dipoolantenne getekend. Het

stralingsvermogen in richting A is

evenredig met de lengte van pijl a;

in richting B evenredig met de lengte

van pijl b; in richting C evenredig

met de lengte van ріј1 с, enz.

In de richting van de antennestaven РА NE
is de straling van deze с

antenne dus minimaal/maximaal

С.29.17

НЕТ ELEKTRO-MAGNETISCHE VELD.

С.29.18

De golven die door ееп zendantenne worden uitgestraald zijn opgebouwd
uit afwisselend elektrische velden en magnetische velden. Deze golven
planten zich in principe rechtlijnig voort; de voortplantingssnelheid
is 300.000 km/s.

j de voortplanting van elektro-magnetische golven treden de volgende

bijzonderheden op: (zie figuur).

- de golven die langs het aardoppervlak lopen worden enigszins met dat
aardoppervlak meegebogen.

- de golven die іп de ruimte terecht komen worden door ionenlagen die
zich op 50 — 100 km boven de aarde bevinden gereflecteerd, Deze ionen-
lagen, die tegevolge van zonnestraling ontstaan, noemt men (naar de
ontdekkers ervan) Kennely-Heaviside lagen.

Door deze verschijnselen is de afstand die met elektro-magnetische golven

kan worden overbrugd, veel groter dan men zou verwachten, (De te verwachten

afstand op grond van een rechtlijnige voortplanting is in onderstaande

tekening ook weergegeven).

ride lagen

golf met A "e

rechtlijnige 7 E ы сү,

voortplanting

zendantenne
de te verwachten

maximale afstand

Zowel in het aardoppervlak als in de Kennely-Heaviside lagen gaat energie
verloren, Dit verlies wordt groter naarmate de frequentie van het te
transporteren signaal hoger is. Bij zeer hoge frequenties ( > 100 MHZ)
kan men m.b.v. de grondgolf en/of de gereflecteerde golf geen grote af-
standen meer overbruggen. Men is dan aangewezen op golven die zich recht-
lijnig voortplanten. Bij ontvangst van zeer korte golven (bijv. signalen
van ЕМ- еп ТҮ- zenders) moeten de ontvangantenne en de zendantenne elkaar
"rechtstreeks" kunnen zien. Vandaar dat FM- en TV-antennen op hoge

torens worden gezet, en ook de ontvangantennen zo hoog mogelijk worden

geplaatst,

Tijdens het transport van elektro=magnetische golven worden bij de ge-
wenste informatie stoorsignalen toegevoegd, Een hinderlijke storing is de
zogenaamde atmosferische ruis. Deze is voor een groot deel te wijten aan
allerlei elektrische ontladingen die over de gehele aarde in de ruimte
tussen het aardoppervlak en de ionosfeer plaats vinden. Verder komt er

in deze ruimte nog ruis binnen uit het heelal, die afkomstig is van ande-
re hemellichamen. Bij ontvangst van signalen die een lange weg hebben
afgelegd heeft men veel last van atmosferische ruis: bij ontvangst van
signalen op korte afstand van de zender is de storing t.g.v. atmosferische
ruis gering. Hierbij dient te worden opgemerkt dat storingen t.g.v. elek-
trische apparaten en voedingsleidingen in de praktijk vaak aanzienlijk

sterker zijn dan de atmosferische ruis,

ONTVANGANTENNEN

Een ontvangantenne zet elektro-magnetische golven om in evenredige

elektrische spanningen.

Een ontvangantenne bestaat іп principe uit een stelsel van één of meerde-
re stroomgeleiders. Dit stelsel wordt in het stralingsveld van een zend-
antenne geplaatst, Hierdoor worden er in de geleider(s) spanningen
geïnduceerd waarvan het verloop overeen komt met dat van het elektro-

magnetische veld, De in een ontvangantenne geïnduceerde spanning (u

›

ant
kan men ш.Ъ,у de volgende formule berekenen.

С.29.19

С.29.20

Е is de veldsterkte ter plaatse van de ontvangantenne.
heet is de effectieve antennehoogte, Deze wordt bepaald door de afmeting-

en en de vorm van de antenne.

Aan de zendzijde en aan de ontvangzijde van een transportsysteem van
elektro-magnetische golven wordt vaak eenzelfde soort antenne met dezelfde
rise toegepast. De {À-dipoolantenne van blad 16 heeft een Л eff van

= ті (1 ів de totale lengte van de antenne),

Veronderstel dat ееп $A-oncvaugantenne van ljm lengte is opgesteld in een
ruimte waar een veldsterkte van 10 mV/m heerst. Hoe groot. is dan de in die

antenne geïnduceerde spanning ?

Keng "

Een ontvangantenne ontvangt de signalen niet uit alle richtingen even
goed. Met behulp van een richtingediagram wordt dit aangegeven.

Het richtingsdiagram van een ontvangantenne komt overeen met het stra-
lingsdiagram van eenzelfde zendantenne,

Hiernaast is het richtingsdiagram van

een dipoolantenne weergegeven, (verge- Dipool-antenne

lijk met blad 16).
De geïnduceerde antennespanning
t.g.v. signalen uit richting A
is evenredig met de lengte van A
pijl a; t.g.v. signalen uit
richting B evenredig met de
A

lengte van pijl b, enz.

Een ontvangantenne kan men

in het algemeen voorstellen als

een wisselspanningsbron met een |

EMK u) in serie met een | 1
zekere uitgangsweerstand Ra | dad |
(zie figuur). Pa noemt men | 1
de karakteristieke weerstand E
van de antenne,

De waarde van B komt overeen met

die van de SE van eenzelfde zendantenne. De JE van een

1)-dipoolantenne is са. 609 (vergelijk met blad 16).

AANPASSING VAN ONTVANGANTENNE MET INGANG VAN ONTVANGER.

De antenne van een ontvanger is meestal buiten op een hoge plaats opge-
steld. De ontvanger zelf staat over het algemeen binnenshuis. De afstand
tussen antenne en ontvanger is al gauw enige tientaleen meters. Het
transport van het antenresignaal naar de ontvanger gebeurt m.b.v. een

kabel. Deze situatie is hieronder getekend.

|
|
1
|
І
к=]
J

kabel (Ag)

|
|
|
|
[i

Aan het begin van deze les hebben we geleerd dat in een dergelijke situatie
de kabel reflectievrij moet worden afgesloten. Om dit te bereiken moeten
we een kabel gebruiken waarvan de karakteristieke weerstand béi overeen-
komt met de karakteristieke weerstand Ki van de antenne, Verder dient ook
de ingangsweerstand van de ontvanger Rut gelijk te zijn aan H, Indien
het ene onderdeel niet "разе" bij het andere, behoort men op de juiste

wijze aanpassingschakelingen toe te voegen (zie blad 9).

OEFENING:
Een dipoolantenne met een karakteristieke weerstand van 60 0 moet via een
kabel van 3000 worden aangesloten op een ontvanger met ееп ЕЯ уап 150 9.
Met behulp van twee aanpassingsschakelingen А еп В wordt het geheel re-
flectievrij gemaakt (zie figuur).
kabel (3000)
antenne
- Van de aanpassingsschakeling А is:
i
= Van de aanpassingsschakeling В is:
>
OPMERKING:

In de praktijk wordt het aantal aanpassingsschakelingen tot een minimum
beperkt (in elke aanpassing treedt immers vermogensverlies ор). De іпмеп-
dige weerstand van een ontvanger (bijv, een TV-toestel) is over het al-
gemeen een vast gegeven. Men moet vaak zelf een daarbij passende antenne
en een kabel uitzoeken. We hebben al opgemerkt dat er bij kabels een

ruime keuze is m.b.t. de karakteristieke weerstand. Op het volgende blad
zullen we zien dat er ook antennen met uiteenlopende karakteristieke

weerstanden voorhanden zijn.
С.29.21

ENIGE SOORTEN ONTVANG- RESP. ZENDANTENNEN .
A. De "open" }A-dipoolantenne. Deze is op pag. 16 reeds aan de orde geweest.
De karakteristieke weerstand (resp. stralingsweerstand) van deze antenne

is 60 9.

B. De "gevouwen" }A-dipoolantenne. Deze + + ==

is hiernaast afgebeeld, De antenne

heeft een weerstand van 240 0. = | га
Het richtingsdiagram (resp. stralings-

diagram) komt overeen met dat van de
"open" dipoolantenne. Bij gebruik als

zendantenne is de straling maximaal

in de richtingen A en B. Bij gebruik
Gevouwen

e" dipoolantenne

als ontvang-antenne wordt maximaal
signaal ontvangen uit de richtingen

а en b.

С. De Yagi-antenne. Een Yagi-antenne

bestaat uit een dipoolantenne (open

of gevouwen) gecombineerd met een

reflector en een of meerdere

directors (zie figuur). De reflector <4
en de directors zijn staven van l |
koper of alluminium, De reflector «тА —
directors
is iets langer dan de dipoolantenne; Ee
de directors zijn iets korter dan Ж ат i
de dipool. Alleen de dipoolantenne —> reflector
EE
wordt verbonden met de ontvanger e= >т ТА 25i

(resp. zender) De reflector en de directors zijn geïsoleerd opgesteld, De
antenneweerstand wordt bepaald door de opbouw van de Yagi-antenne (soort

dipool, aantal directors),

De reflector onderdrukt de straling;
de directors veroorzaken een bunde-
ling van de straling. De resultaten
zijn hiernaast weergegeven. Het
richtingseffect wordt groter naar-
mate het aantal directors groter
ів,
Yagi-
OEFENING:
antenne
Geef іп nevenstaande figuur aan in welke

richting de Yagi-antenne maximum straalt

resp. maximum ontvangt.

С.29.22

ONTVANGANTENNEN DIE VEEL KORTER ZIJN DAN DE GOLFLENGTE.

Bij ontvangst van signalen met grote golflengte (10 meter en langer) 15
het om praktische redenen nagenoeg onmogelijk Z- entennen te gebruiken
(waarom ?) Men gebruikt dan ontvangantennen die veel korter zijn dan de
golflengte van het ontvangen signaal. Enkele van de meest toegepaste

zullen we hier bespreken.

A. Verticale antenne.
; Pd anton
Deze bestaat uit een verticaal
opgestelde draad of staaf, Bij

Het ontvangen signaal is gro-

ter naarmate de antenne langer
is. Dit is enerzijds te danken
aan het vergroten van de effec-

tieve antennehoogte, en ander-

zijds aan het feit dat de veld- EN
sterkte op grotere hoogte ster- EN EEEN
ker is dan vlak boven de aarde. Aarde

De verticale antenne is niet

richtingsgevoelig.

В, De raamantenne,

Een raamantenne bestaat uit een

spoel met één of meer windingen

die een groot windingsoppervlak
Flux

hebben. Een raamantenne wordt

zodanig opgesteld dat het magne-

tische wisselveld door de

opening van de spoel vloeit,

De opgewekte spanning ів maxi=
maal als de spoel de maximale
magnetische flux omvat, De raam
antenne is dus wél richtingsgevoelig. Het ontvangen signaal is groter
naarmate het aantal windingen en het windingsoppervlak groter is,

C.29.23

С. De ferroceptor of ferroxcube-antenne,

Een Eerroceptor bestaat uit een
staaf ferroxcube waarop men een
spoel heeft aangebracht. Ferroxcube
is een materiaal dat zeer goed ge-

leidend is voor magnetische velden.

fh
Het gevolg hiervan is dat het mag-

netische veld in de directe omgeving

van de staaf in de spoel wordt ge- terroxcube staaf

сопсепігеегі. Hierin wordt zodoende
een relatief grote spanning geïnduceerd.

Deze spanning is maximaal als de staaf zodanig is opgesteld dat deze
parallel loopt met de richting van de magnetische krachtlijnen. Een ferro-
ceptor is dus richtingsgevoelig. De gevoeligheid van een ferroceptor is
groter naarmate de ferroxcubestaaf langer en dikker is en naarmate de spoel

meer windingen heeft,

TRANSPORT DOOR MIDDEL VAN ULTRASONE GOLVEN .

С,29.24

Ultrasone golven zijn golven met frequenties vanaf ca. 20 kHz tot ca.

100 kHz. Voortplanting van deze golven kan plaats vinden in vloeistoffen

of in lucht. Bij informatietransport door vaste- en vloeistoffen (bijv.

bij dieptepeilingen) wordt vaak gebruik gemaakt van ultrasone golven.

Het energie-verlies іп water is gering waardoor vele kilometers kunnen
worden overbrugd. De verliezen bij transport van ultrasone golven in lucht
zijn evenwel veel groter. De afstanden bij dit medium blijven dan ook beperkt
tot enige tientallen meters. Praktische toepassingen zijn: draadloze af-
standsbedieningen van TV-ontvangers en van diaprojectors. Wij bespreken

hier uitsluitend het ultrasone transport via de lucht (transport via vloei-

stoffen is nogal specialistisch).

Bij het ultrasone systeem wordt de te transporteren elektrische infor-
matie aan de zendzijde omgezet in niet-hoorbare geluidsgolven. De voort-
planting van deze golven geschiedt via de lucht. Aan de ontvangzijde

worden de luchttrillingen weer omgezet in elektrische spanningen.

WEERGEVER OPNEMER

(kristal

tucht /wa
(piëzoelectrische

ШЕЕ niet-hoorbare geluidsgolven Wik vel ӨЙ.

Нес omzetten van elektrische informatie in evenredige luchttrillingen
gebeurt m.b.v. een luidspreker (piëzoelektrische luidsprekers worden vaak
toegepast); zie С28.%. Het omzetten van luchttrillingen іп evenredige elek-

trische spanningen vindt plaats m.b.v, een microfoon (meestal kristal-
microfoons); zie С.27.

Eigenschappen van het ultrasone informatie-transport,

- Ultrasone golven planten zich in principe rechtlijnig voort.
Ten gevolge van obstakels kunnen de golven worden afgebogen, gereflec-
teerd of geabsorbeerd,
De voortplantingssnelheid van ultrasone golven is gelijk aan die van

hoorbare geluidsgolven, nl, ca. 340 m/s.

Het energieverlies bij transport van ultrasone golven in lucht is groot.
Temperatuur, vochtigheid en verontreinigingen in de lucht hebben invloed
op het energieverlies. De verliezen zijn ook afhankelijk van de frequen-

tie van de ultrasone golven.

De volgende tabel geeft enige oriënterende getallen hieromtrent.

Frequentie

Er gaat ook veel energie verloren bij het weergeven (aan de zendzijde)
en bij het opnemen (aan de ontvangzijde).

Eet informatietransport kan worden verstoord door andere níet-hoorbare
luchttrillingen. Deze kunnen afkomstig zijn van bijv. vliegende insec-

ten of trillende voorwerpen:

С.29.25

TRANSPORT DOOR MIDDEL VAN LICHTGOLVEN,

C.29.26

Het transporteren van informatie d.m.v. licht via glasvezels komt de
laatste tijd steeds meer in de belangstelling. Zoals het zich laat aanzien
zullen voor professionele toepassingen de glasvezelkabels in de naaste

toekomst de "gewone" koperen kabels verdringen,

Bij dit lichtgeleidingssysteem wordt de te transporteren elektrische
informatie aan de zendzijde omgezet in evenredige niet-zichtbare elektro-
magnetische golven. De voortplanting van deze golven geschiedt via een
glasvezel. Aan de ontvangzijde worden de golven weer omgezet in evenredige

elektrische spanningen.

WEERGEVER

GLASVEZEL GENEMER

Степе DELLA VAT UNUTUN-

niet-zichtbare lichtgolven

(fotodiode)

Het omzetten van elektrische informatie in evenredige lichtgolven gebeurt
m.b.v. een lichtbron (bijv. een lichtgevende diode). Het omzetten van
lichtgolven in evenredige elektrische spanningen vindt plaats m.b.v. een
lichtgevoelig element (bijv. een fotodiode).

Het principe van lichtgeleiding in glasvezels.

Een glasvezel heeft een ronde doorsnede; de diameter is in de praktijk

ongeveer 50 Um. Vezels van deze dikte zijn goed buigbaar.

uitgaande
lichtstraal

ingaande
lichtstraal

Aan de zendzijde wordt m.b.v. een lichtbron een bundel lichtstralen in-
gebracht. Alle lichtstralen die invallen binnen een bepaalde hoek @

(zie figuur) worden tegen het oppervlak van de vezel gereflecteerd. Deze
lichtstralen worden op de hierboven getekende wijze binnen de vezel voort-

geplant.

Een aantal van deze vezels kan men samenstellen tot een kabel, Door de
zeer kleine diameter van de afzonderlijke vezels kunnen in een doorsnede

van een normale coaxiaalkabel vele tientallen vezels worden ondergebracht.

Eigenschappen van lichtgeleiding.

= De voortplantingssnelheid van licht іп glas is bij benadering
200.000 km/s. Niet zichtbaar: licht laat zich beter in glasvezels geleiden
dan zichtbaar licht. Er zijn lichtgevende halfgeleiderdioden en licht-

gevoelige halfgeleiderdioden die niet zichtbare lichtgolven (infrarood)

uitstralen resp. opnemen.

- Men heeft glasvezels ontworpen waarvan de demping lager is dan 0,01 dëi
Dit is aanzienlijk beter dan de demping van gangbare stroomgeleidende
kabels. Bij transport van elektrische informatie via glasvezels moet
men echter ook rekening houden met het energie-verlies іп de weergever
en in de opnemer.

- Storingen kunnen ontstaan doordat er ongewenst licht van buiten af in
de glasvezel kan doordringen. Om dit tot een minimum te beperken heeft
men rond de glasvezel een lichtabsorberende bekleding aangebracht
Bij informatie-transport door glasvezels is de vervorming van de
informatie gering.

с.29.27

SAMENVATTING,

C.29,28

In deze les hebben we 4 soorten transportschakelingen besproken.
= Transport van elektrische informatie via kabels.

- Transport d.m.v. elektromagnetische golven via de ruimte.

- Transport d.m.v. ultrasone golven via het medium lucht.

= Transport d.m.v. lichtgolven via glasvezels,

Bij transport van elektrische informatie is van belang:
- de transporttijd

- het energieverlies іп de transportschakeling.

- de vervorming van de informatie tijdens het transport.

~ de aan de informatie toegevoegde stoorsignalen,

Informatie-transport via kabels vindt vooral toepassing bij midden-

lange- en korte afstanden.

= Twee soorten kabels worden veelvuldig gebruikt: parajlelkebel en
coaxiaalkabel,

= Bij gebruik van een kabel dient men deze zowel aan het begin als
aan het einde af te sluiten met weerstanden waarvan de waarde over-
eenkomt met die van de karakteristieke weerstand van R, van de kabel.

= Als in een praktische situatie de gewenste aanpassingen niet direct re-
aliseerbaar zijn, dan dient men op de juiste plaatsen aanpassings-
schakelingen toe te passen.

= Praktische waarden voor A zijn : 500, 600, 750, 1350, 300Q, еп 6000.
De demping van praktische kabels is nogal afhankelijk van de frequentie
van het te transporteren signaal; oriënterdende waarden:
-0,1 dB/m bij 100 MHz, -0,3 dB/m bij 800 Miz.

Voor het transporteren van elektrische informatie over grote afstanden
of in moeilijk toegankelijke gebieden wordt vaak gebruik gemaakt van
elektro-magnetische golven.

- Aan de zendzijde wordt een zendantenne gebruikt om elektrische span-
ningen om te zetten in elektro-magnetische golven. Belangrijke eigen-
schappen van zendantennen zijn: het stralingsdiagram en de stralings-
weerstand,

= Aen de ontvangzijde wordt een ontvangantenne gebruikt om elektro-mag-
netische golven om te zetten in elektrische spanningen.

- Belangrijke eigenschappen van ontvangantennen zijn: het richtings-
diagram en de effectieve antennehoogte.

- Veel voorkomende antennen: de open- en de gevouwen bÀ-dipool, de
Yagi-antenne, de verticale antenne, de raamantenne en de ferrocentor

- De voortplantingssnelheid van elektro-magnetische golven іп de ruimte
is 300.000 km/s.

® Ultrasone golven met lucht als transportmedium worden alleen voor korte
afstanden gebruikt.
- aan de zendzijde wordt een speciale luidspreker gebruikt om elektrische
spanningen om te zetten in luchttrillingen.
- aan de ontvangzijde wordt een speciale microfoon gebruikt om luchttril-
lingen om te zetten in elektrische spanningen.
= de voortplantingssnelheid van ultrasone golven in lucht ca. 340 m/s.

Het energie-verlies is betrekkelijk groot:-1 dB/m bij 100 kHz.

® Glasvezels als transportmedium zullen іп de naaste toekomst worden toege-
past op plaatsen waar nu nog kabels worden gebruikt.
= bij glasvezeltransport wordt aan de zendzijde een speciale lichtgevende
diode gebruikt om elektrische informatie om te zetten in licht,
= aan de ontvangzijde gebruikt men speciale lichtgevoelige dioden om licht
ош te zetten in elektrische spanningen.
= de voortplantingssnelheid van licht-golven in glas is ca. 200.000 km/s.

Het energie=verlies is gering: <-0,01 dB/m.

C.29.29

C‚29,30

OEFENINGEN:
1. Aan een transportschakeling
met een ingangsweerstand van
6009 wordt een spanning van
2 V toegevoerd. Over een

weerstand van 60007 аап de

uitgang van de schakeling,
ontstaat een spanning уап 20 mV,

— Hoe groot is de demping van de transportschakeling ?

Hieronder is het principe-schema van een aanpassingsschakeling getekend.
Deze schakeling wordt voorafgegaan door een kabel met een B, van 750, en

gevolgd door een kabel met een R van 3000.

NS | EN

= Bereken de ingangsweerstand Ri en de uitgangsweerstand Ra van de

aanpassingsschakeling,
1 u

3. Hieronder zijn de dwarsdoorsneden van twee parallelkabels afgebeeld, De
aders van beide kabels hebben dezelfde diameter; de afstand tussen de

aders is niet gelijk.

Оет B
©)

- Van welke kabel is de karakteristieke weerstand het grootste ?

С.29.31

С.29.32

WEERGEVER lucht OPNEMER

reside) ultrasone golven 77

Van bovengetekende transportschakeling is gegeven:

De vermogensverzwakking van de weergever $= 13 dB
De vermogensverzwakking van de opnemer td dn
De afstand tussen weergever en opnemer DH 10 m
De demping van de tussenliggende lucht : = 0,6 dB/m

Hoe groot is det uitgangsvermogen van de opnemer als aan de ingang

van de weergever 2W wordt toegevoerd ?

Hieronder is een ferroceptor weergegeven.

= De functie van de ferrietstaaf is:

— de functie van de spoel is.

spoel

terriet-terriet

- geef in deze tekening met pijlen aan uit welke richting(en) maximum
signaal wordt ontvangen (veronderstel hierbij dat de richting van de te
ontvangen magnetische velden in het vlak van tekening ligt).

- teken in bovenstaande figuur het richtingsdiagram van de ferroceptor.

C 30

DE GEHEUGENFUNCTIE

INLEIDING:

Zowel bij analoge- als digitale informatieverwerking komt het voor dat
elektrische informatie kortere of langere tijd moet worden vastgehouden.
Schakelingen waarmee dit mogelijk is noemt men geheugens ("Нецдеп" bete-

kent "Onthouden, vasthouden, bewaren"). Digitale informatie bestaat

slechts uit twee niveaus; nl. het "O"-niveau en het -niveau, Het op-
slaan van dergelijke informatie kan dan ook m.b.v. betrekkelijk eenvoudige
middelen gebeuren, Digitale geheugens zijn opgebouwd uit elementen die
twee stabiele toestanden kunnen aannemen, De elektronica kent tal van
zulke elementen; bijv. een transistor in "geleidende" en "niet-geleidende"
toestand, Analoge informatie bestaat in principe uit een oneindig

aantal verschillende niveaus,

We kennen geen elektronische elementen die een groot aantal verschillende
spanningsniveaus voor langere tijd kunnen vasthouden, Analoge geheugens
zijn dan ook meestal samengesteld uit niet-elektronische elementen.

Soms wordt analoge informatie omgezet in digitale informatie en dan opge-

slagen in een digitaal geheugen.
WELKE GEHEUGENS KOMEN IN DEZE LES AAN DE ORDE ?

We zullen twee soorten geheugens onderscheiden:

- Geheugens waarin de informatie voor onbepaalde tijd kan worden opgesla-
gen. Typische voorbeelden hiervan zijn de beeld- en geluidsmagneetband
en de beeld- en geluidsplaat. Bij dit soort geheugens is de informatie
op elk gewenst moment beschikbaar,

— Geheugens waarin de informatie voor één bepaalde (betrekkelijk korte)
tijd wordt vastgehouden. Bij deze Systemen wordt de informatie met een
bepaalde vertraging doorgegeven. Er ontstaat een tijdsverschil tussen

de in- en uitgangsinformatie,

C30, 1

DE GEHEUGENFUNCTIE IS EEN ONDERDEEL VAN DE INFORMATTEVERWERKING.

Ingangs—
intormat
opnemer

Informatie
verworkend—
systeem

Uitgangs-
informatie
weergev

INFORMATIE-OPSLAG VOOR LANGERE TIJD.

630.2

Het is moeilijk analoge informatie in elektrische vorm langdurig vast te
houden, Het volgende voorbeeld zal dit verduidelijken,

Een elektrische spanning kan men bewaren door m.b.v. deze spanning een
condensator te laden, In theorie blijft de spanning bewaard zolang de
condensator niet belast wordt. In de praktijk blijkt de condensator

reeds na een korte tijd ontladen te zijn; de spanning is dan verdwenen.

Bij analoge geheugens gaat men daarom op een andere manier te werk. De
elektrische informatie wordt eerst omgezet in een niet-elektrische
informatie die wël langdurig houdbaar is. Op het moment dat men de elek-
trische informatie nodig heeft wordt de niet-elektrische informatie weer
omgezet іп een elektrische. Deze methode wordt bijvoorbeeld toegepast

bij een geluids-magneetband. Om een bepaald radioprogramma te bewaren,
wordt de elektrische geluids-informatie van de radio omgezet іп een mag-
netische informatie op de band, Wil men het programma later nog eens horen
dan wordt de magnetische informatie op de band weer omgezet in een elek-

trische geluidsinformatie.

elektrische

в jy elektrische
informatie weer Өт Selen SE informatie
tijd: f, magneetband tijd: tg

De opslagtijd t, - Ё. kan vrijwel onbeperkt lang zijn.

Het omzetten van elektrische informatie in niet-elektrische informatie
en omgekeerd is іп de voorgaande lessen С27 en C28 uitgebreid behandeld

en wordt bekend verondersteld,
Belangrijke eigenschappen van het geheugen zijn:

Ф De capaciteit,
Hiermee wordt bedoeld, de hoeveelheid informatie die men in het geheugen
kan opslaan. Over het algemeen wenst men geheugens met grote capaciteit

bij kleine afmetingen.

® De getrouwheid.
Hiermee bedoelen we, de mate van overeenkomst tussen de informatie die na
opslag gereproduceerd wordt en de oorspronkelijke informatie. Vanzelfspre-
kend wordt de getrouwheid niet alleen bepaald door de eigenschappen van

het geheugen zelf. De omzetters spelen hierin ook een grote rol.

® De toegankelijkheid.
We bedoelen hier de snelheid waarmee opgeslagen informatie uit het geheu-
gen kan worden gehaald. Mechanische geheugens zijn over het algemeen min-

der snel toegankelijk dan elektronische geheugens,

C30. 3

DE PLAAT ALS INFORMATIEDRAGER,

Reeds enige tientallen jaren gebruikt men een plaat om spraak en muziek

vast te leggen: de grammofoonplaat. Sinds kort bestaan er ook platen мааг-

op beelden zij vastgelegd, de zogenaamde video-platen. In beide gevallen

is de informatie opgeslagen іп een spiraalvormig
ginpunt zich bevindt aan de rand van de plaat en
midden van de plaat. Het spoor is aangebracht іп

stof, meestal 'vinylite".

DE GRAMMAFOONPLAAT ,

C30.4

Bij een "gewone" grammofoonpleat (Mono-plaat)
is de geluids-informatie vastgelegd іп de

vorm van een groef met zijdelingse slingeringen.
(de diepte en de breedte van de groef is overal
dezelfde). De grootte van de slingering bepaalt
de sterkte van het geluid. Het aantal slinge-
ringen per lengte-eenheid bepaalt de toon-
hoogte. Hoe de mechanische informatie van een
plaat omgezet kan worden in elektrische signalen
met behulp van een pick-up is in de vorige

les besproken (027).

Bij een Stereoplaat is de informatie van twee
geluidssignalen іп één groef ondergebracht,

De ene zijwand van de groef bevat het
trillingspatroon van het ene signaal; de
andere zijwand dat van het andere signaal.

De diepte en de breedte van de groef is ver-
schillend, Op de plaatsen waar het spoor smal
is, is de diepte gering. Op de plaatsen waar
het spoor breed is, is de diepte van de groef
groter. De naald van de pick-up maakt dus niet
alleen zijdelings bewegingen maar gaat tevens
ор en neer, М.Ь.у. een speciale Stereo-pick-up
kunnen de twee signalen onafhankelijk van

elkaar worden afgenomen.

spoor, waarvan het be-
het eindpunt bij het

een persmassa van kunst-

топо -groef

diepte

breedte

stereo groef

breedte diepte

informatie 1 informatie 2

De capaciteit van een grammofoonplaat hangt af van de lengte van de groef
en de hoveelheid van informatie die per lengte-eenheid kan worden aange-
bracht, Wat het laatste betreft, men ziet tegenwoordig kans voor één heen-
en-weergaande beweging van de naald minder dan 30 micron groeflengte te
gebruiken. De lengte van de groef kan worden vergroot door de afstand
tussen de groeven zo klein mogelijk te maken, Dit bereikt men door de ster-
ke passages van het geluid, die vooral optreden bij lage tonen, tijdens de
epname van de plaat te onderdrukken. Bij de weergave van het geluid moeten

de lage tonen weer opgehaald worden,

De getromheid van de plaat bij lage frequenties wordt dus met opzet "үег-
knoeid". Iets dergelijks gebeurt ook bij de hoge frequenties. Bij de hoge
frequenties komen namelijk de zwakste geluidspassages voor. Als eis wordt
echter gesteld dat de kleinste slingeringen van de proef voldoende groot
moeten zijn t.o.v. de onregelmatigheden van de groef, die ruis en andere
bijgeluiden veroorzaken, Daarom worden bij de opname de signalen met hoge
frequenties extra opgehaald. Bij de weergave moeten deze frequenties in de-
zelfde mate worden onderdrukt. Ten aanzien van de opnamekarakteristiek van
grammafoonplaten zijn er onderlinge afspraken gemaakt tussen de platen-

fabrikanten,

DE VIDEOPLAAT,

Bij een videoplaat is de informatie op een geheel

andere wijze in het spoor vastgelegd dan bij

kuiltjes
(diepte:
(breedte: =054M)

een grammofoonplaat, Bij de Philips-videoplaat

bestaat het spoor uit een aaneenrijging van mi-
eroscopisch kleine, langwerpige kuiltjes in het
spiegelende oppervlak van de plaat. Deze kuiltjes

hebben alle een gelijke diepte en breedte, De

lengte en de onderlinge afstand van de kuiltjes

avs wee e a

bevat alle informatie voor de weergave van

beelden (o.a. helderheid en kleur) met het
bijbehorende geluid (mono of stereo). De Soch
samenhang tussen het kuiltjespatroon en de

daarmee overeenkomende beeld- en geluids-informatie is vrij ingewikkeld.

We zullen hier niet op ingaan.

С30.5

С30.6

Bij de weergave van de informatie op de videoplaat wordt een zeer fijn
lichtpuntje (ca. 1 рш) gebruikt. Tijdens het aftasten van het spoor door
het lichtpuntje wordt de gereflecteerde lichtstraal door een fotodiode
opgevangen. In de kuiltjes wordt de lichtstraal "vervormd" en wordt er
nagenoeg geen licht teruggekaatst, Op het spiegelende oppervlak tussen
de kuiltjes, wordt de lichtstraal nagenoeg geheel gereflecteerd. Aldus
ontstaat er in de fotodiode een pulserend signaal, waarvan de impulsduur
еп de impulsafstand variëren. Uit dit signaal wordt daarna de beeld- en

geluidsinformatie "gedistilleerd".

Dankzij dit optische aftastsysteem kunnen zeer smalle sporen worden toe-
gepast met een spoorbreedte van 0,5 micron еп een onderlinge spoorafstand
уап 1,5 micron, Er kunnen 60.000 sporen van één omwenteling op één kant
van een plaat met een diameter van 30 cm worden aangebracht,

ре capaciteit van de optische videoplaat is dus veel groter dan die van
een grammofoonplaat. Op een videoplaat kan een videoprogramma van 30 mi-
nuten worden opgeborgen. Op eenzelfde plaat zou men theoretisch са. 50

uur Hi-Fi stereomuziek kunnen vastleggen.

Andere voordelen van de "optische" plaat t.o.v. de “plaat met de naald"

zijn:

= De optische plaat is niet onderhevig aan slijtage. Er is immers geen
mechanisch contact tussen de aftaster en de plaat,

— Men kan zeer snel een bepaalde passage uit het totale programma se-
lecteren. De aftaster kan bij wijze van spreken over de plaat heen en

weer "geveegd" worden. De toegankelijkheid is dus groot.

Ondanks deze voordelen van de optische plaat zal voor geluidsregistratie
de gewone grammofoonplaat niet gemakkelijk worden verdrongen. De prijs
is hierbij doorslaggevend. Het optische aftastsysteem van een videoplaat

is namelijk vele malen duurder dan een groeftaster met een naald.

Opmerking:
De Philips-video-plaat noemt men V.L.P. (Video-Long-Play).
Er zijn ook videoplaten in de handel (uitgebracht door andere fabrikanten)

die met een naald worden afgetast.

DE МАСМЕЕТВАМР.

De magneetband wordt in de analoge techniek zowel gebruikt om geluids-
informatie vast te leggen ор "audioband" als beeldinformatie op "video-
band". De magneetband bestaat uit een strook dun plastiek met daarop een
laagje zeer fijn verdeeld ijzeroxyde-poeder vermengd met een soort vernis.
De beeld- of geluidsinformatie wordt m.b.v. een magneetkop (zie C28) op de
band vastgelegd in de vorm van een magnetische informatie; de ijzeroxyde-
deeltjes worden gemagnetiseerd en er ontstaat een'magnetisch patroon" op
de band.

Onderstaande figuur geeft U een indruk van dat patroon. Op de plaatsen
waar de band gemagnetiseerd is (B en D) zijn de ijzerdeeltjes veranderd

in "kleine magneetjes" die in een bepaalde richting wijzen. Op de plaatsen
А, Сеп Е is de band niet gemagnetiseerd. Tussen deze punten in is de band

min of meer gemagnetiseerd.

bijbehorende informa

KN 5

gemagnetiseerde band Ed = са чой s
РА eg “Жы: 0 e A =

же "Se, a N ы e

н —— >

{ i

H П

i i

П 1

H H

SES BIN
BEE

De mate waarin een gebied is gemagnetiseerd bepaalt de grootte (amplitude)
van de informatie. De richting van de magnetisatie (NZ of ZN) be-

paalt of de informatie positief of negatief gericht is, De afstand tussen
de magnetisatiegebieden correspondeert met de periodetijd (frequentie) van
de informatie. M.b.v. een weergaveknop (zie C27) kan de informatie van de

band weer omgezet worden in overeenkomstige elektrische signalen.

De capaciteit van een magneetband hangt af van de lengte van de band en de
hoeveelheid informatie die per lengte-eenheid op de band kan worden ge-
bracht. Van dit laatste krijgt men de indruk als men weet dat voor ееп mag-
netisch patroon zoals hierboven is getekend, slechts een bandlengte van 10
micron nodig is. De nuttige lengte van een band kan worden vergroot door

op Één band meerdere sporen naast elkaar te leggen. Bij een vier-sporen
band neemt ieder spoor slechts 1 mm breedte їп beslag, terwijl de neutrale
zones tussen de sporen niet meer dan 0,75 mm bedragen. Een vier-sporen
band van ca. 700 m lengte heeft bij een afspeelsnelheid van 4,75 cm/s een
speelduur van 16 uur (mono-muziek). Deze band kan op een spoel met een dia-

meter van 18 cm worden gewikkeld.

Evenals bij grammofoonplaten worden bij de opname de sterke geluids-passa-
ges(lage frequenties) verzwakt op de band geregistreerd. Hierdoor wordt
overmagnetisatie (verzadiging) voorkomen. De zwakke passages (hoge fre-
quenties) worden versterkt op de band gezet. Hierdoor bereikt men een
gunstige signaal-ruis verhouding. Bij de weergave van de informatie worden

deze getrouwheïdsafwijkingen weer gecorrigeerd.

VERGELIJKING VAN PLAAT MET BAND,

- De voordelen van de plaat zijn, dat de informatie langer Кап worden be-
waarde en de prijs lager is dan die van een band.

- pe voordelen van de band zijn, dat de informatie kan worden uitgewist,
waarna nieuwe informatie door de gebruiker zelf kan worden aangebracht,

De prijs van een band 1з evenwel hoger dan die van een plaat.

DE OPTISCHE BAND.

C30.8

De optische band werd in het verleden veelvuldig gebruikt voor geluids=
registratie in radiostudio's, Nu wordt hiervoor in hoofdzaak magneetband
gebruikt, Alleen bij films wordt nog vaak de optische band toegepast. Deze
is dan samen met de beeldinformatie op ёёп strook aangebracht, zodat een

samenloop van beeld en geluid is verzekerd (zie figsa.).

geluidsspoor

Bij de optische band is de

geluidsinformatie vastgelegd Fig.a

in de vorm van een doorzichtig

spoor van wisselende breedte. ——>-

Bij het "afspelen" laat men

een smalle bundel licht door

het geluidsspoor gaan. De film

wordt met constante snelheid

А ` beeld
bewogen, zodat men wisselingen

оооооооооооооооо

krijgt in de sterkte van de
doorgaande lichtbundel. (zie fig.b.)
Dit licht valt op een lichtgevoelig
element, een fotocel, fotodiode

of fototransistor, die de licht-
variaties omzet in evenredige

elektrische signalen.

De breedte van het spoor is een

er
maat voor de geluidssterkte; het р e
aantal breedte-wisselingen per lichtge-
K кү voelig
lengte-eenheid is bepalend voor Рура

de toonhoogte,

Er zijn ook optische banden, waarbij

de geluidsinformatie is vastgelegd in Fig. b

de vorm van een meer of minder door-
zichtig spoor van constante breedte, De informatie wordt op dezelfde

wijze afgenomen.

De capaciteit van optische band is aanmerkelijk groter dan die van gram-
mofoonplaten, evenwel kleiner dan die van magneetband en videoplaten (VLP).
Evenals bij andere geluidsregistratiesystemen is het ondoenlijk de geluids-
informatie getrouw op de optische band te zetten, De zwakste passages

zijn dan niet meer te onderscheiden van de onregelmatigheden van de band,
terwijl de sterkste pssages dan een ontoelaatbaar spoorbreedte vergen.
Meestal vindt daarom bij de opname een zogenaamde dynamiek=compressie
plaats; het kleiner maken van de verhouding van de sterke en zwakke pas-

sages. (Compressie = samendrukking).

Teneinde de getrouwheid van het geheel te handhaven wordt bij de weergave
dan een evengrote dynamtek-eapansie toegepast: vergroting van de verhou-

ding tussen sterke en zwakke passages, (Expansie = uitzetten).

KORTSTONDIGE INFORMATIE-OPSLAG.

De grammofoon- en videoplaat, de magneetband en de optische band zijn ge-
heugens waarin de informatie gedurende vrijwel onbeperkte tijd kan worden
bewaard, In de elektronica worden ook vaak schakelingen gebruikt waarin

de elektrische informatie een zekere vertraging ondergaat. Dit soort ве-

heugens noemen we vertragingeechakelingen.

C30,9

De bedoeling van vertragingsschakelingen is dat het uitgangssignaal een
bepaalde tijd later komt dan het ingangssignaal, Een voorbeeld van een
vertragingsschakeling is het nagalmsysteem dat in sommige akoestische
versterkers wordt toegepast. Echte nagalm, zoals dat in grote concert-
zalen te horen is, is het gevolg van reflecties van geluidsgolven tegen
de wanden van de zaal, Het weerkaatste geluid bereikt de toehoorders met
enige vertraging ten opzichte van het directe geluid. Buiten de сопсегі-
zaal kan men het nagalmeffect nabootsen door aan de luidsprekers van een

geluidsversterker signalen toe te voeren die t.o.v. elkaar zijn vertraagd.

ingangs-

uitga
informatie

informatie

vertragings —
schakeling

nn!

ө De veriragingestijd (in het Engels: delay-time; uitspraak: dilee-taim).

De in de praktijk benodigde vertragingstijden liggen tussen enige us

en enige tientallen ms, Vaak wordt er geëist dat de vertragingstijd voor

signalen in een breed frequentiegebied hetzelfde is.

ә De getrouwheid,
Hiermee bedoelen we de mate van overeenkomst van het uitgangssignaal met
het ingangssignaal, Vanzelfsprekend is het de bedoeling dat er tijdens
de vertraging geen vorm- еп amplitude-veranderingen optreden. We spreken

dan van een "goede getrouwheid”.

ө Het rendement.
Dit is de verhouding van het uitgangsvermogen en het ingangsvermogen.
Ideaal zou zijn als er tijdens de vertraging geen energie "verloren" zou
gaan.
In het resterende deel van deze les worden enige vertragingsschakelingen

behandeld. Bovengenoemde eigenschappen komen hierbij aan de orde.

€30. 10

VERTRAGING MET BEHULP VAN CONDENSATORS EN SPOELEN.

OEFENING:

De eenvoudigste manier om een tijdsvertraging te krijgen is gebruik te
kaken van de traagheid van een condensator еп een spoel. We weten immers
dat ег tijd nodig is on een condensator te laden, De spanning op een con~
densator ijlt na op de stroom. Bij een spoel is er tijd nodig om een
Stroom te doen vloeien. De stroom daor een spoel ijlt na op de spanning.
Van deze eigenschappen wordt gebruik gemaakt bij het volgende vertragings-
filter.

De ingangsspanning ир veroorzaakt een stroom Т door de spoel die Zater
kont dan uj. Met behulp van deze 7 wordt de condensator С geladen. De
spanning op de condensator die tevens de uitgangsspanning ug is, komt
weer Tater dan de stroom Ї. Er bestaat dus een tijdsverschil tussen wj en

Í , waarbij u, enige tijd nq м; veschikbaar komt. Hoe groot de vertragings-

d is zullen we op het volgende bled door meting gaan bepalen.
We kunnen deze tijd ook berekenen.

Stel dat bij bovenstaand filter de frequentie van u; 10 kHz is,

Als i 90° naijlt op u; dan komt t

tater dan Ku:
Als verder het faseverschil tussen u en i 90° bedraagt, is de

vertraging tussen и en D

De totale vertragingstijd tussen kj en uw, ізі ta >

Hoe groot is de vertragingstijd tussen uj en Ha als de frequentie van de
ingangsspanning 20 kHz resp, 5 kHz is ?

са = 20 kiz) = Le] taf = 5 кш) =

c30. 11

OPDRACHT 1: DE OVERDRACHTSEIGENSCHAPPEN VAN EEN LC-FILTER,

CONCLUSIES :

С30.12

= Monteer dit filter op Uw paneel.

76mH
Dé === u,
gedd
о

Sluit een sinusvormige spanning dan op de ingang van het filter:

U, = 10 Ven ў = 10 кна.

Meet gelijktijdig de іп- en uitgangsspanning met behulp van een dubbel-

straaloscilloscoop.
Meet het tijdsverschil (géén faseverschil) en de amplitudeverhouding
tussen іп- en uitgangsspanning.

Noteer de meetresultaten in onderstaande tabel,

Frequentie ER Vertragingstijd
tussen u, en u,

Herhaal de meting bij frequenties van 5 kHz en 20 kHz, Noteer deze
meetresultaten ook їп de tabel, Vergelijk de meetresultaten met de

berekende waarde van blad 11.

De vertragingstijd is afhankelijk van de frequentie.

De vertragingstijd wordt kleiner naarmate de frequentie hoger/lager

wordt.

De amplitude van de uitgangsspanning is gelijk aan die

van de ingangsspanning.

De amplitude van de uitgangsspanning neemt af naarmate de frequentie

hoger/lager wordt.

VERTRAGING MET BEHULP VAN LC=VERTRAGINGSLIJNEN,

OEFENING:

Uit voorgaande meting kunnen we concluderen dat een enkelvoudige LC-filter
als vertragingsschakeling niet goed voldoet. Zowel de vertragingstijd als
de verzwakking blijken erg afhankelijk te zijn van de frequentie, Veel

betere resultaten verkrijgt men met behulp van een aantal LC-filters

achter elkaar,

Bij deze LC-vertragingslijn vindt een vrijwel getrowme informatie-over-
dracht plaats als aan de volgende voorwaarden wordt voldaan:

De waarden van L en C mogen niet groot zijn; spoelen van enkele tien-

tallen рН en condensators van enkele tientallen pF.

Zowel de ingang als de uitgang moet worden afgesloten met een weerstand
L

waarvan de waarde gelijk is aan bäi ы waarin:
Le = de som van de zelfinducties Г; Ce = de som van de capaciteiten C,

R, noemt шеп de karakteristieke weerstand van de vertragingslijn. Als men
de lijn met een andere weerstandswaarde zou afsluiten, ontstaan
reflecties (zie C29).

De vertragingstijd is bij benadering Kb Vve Е
(Dit komt overeen met de vertraging van ееп transmissiekabel; zie 029),

Tijdens het vertragen van het signaal treedt enig епегріе-уег1їеѕ op t.g.v.

de verliezen in de condensators en de spoelen,

Bij de opdracht op het volgende blad gaan we aan een vertragingslijn zoals
hierboven beschreven enige metingen verrichten. De gebruikte "Lijn"

heeft een Bag 800 pF en een be 800 ун,
Zowel de ingang als de uitgang van de vertragingslijn moeten we dus

aflsuiten met een weerstand van R =

De te verwachten vertragingstijd is

C30. 13

OPDRACHT 2:

CONCLUSIES

C30. 14

HET METEN AAN EEN LC-VERTRAGINGSLIJN,

H vertragingslijn met АС — filters Hul

= Monteer de vertragingslijn op Uw paneel, Sluit de ingang en de uitgang
af met een weerstand van 1 kQ zoals in de figuur is aangegeven. Klopt
deze weerstandswaarde met die welke U op het vorige blad hebt berekend?

Zo niet, voer de berekening dan nogmaals uit.

— Sluit een sinusvormige spanning aan op de ingang van de lijn: ц. = IV
еп f = 100 kHz.

— Meet gelijktijdig de ingangsspanning и, en de uitgangsspanning Ж. ш.Ь,у,

een dubbelstraaloscilloscoop (Let ор de aardtekens !)

= Meet het tijdsverschil еп de amplitude-verhouding tussen in- en uitgangs-
spanning. Noteer de meetresultaten in de tabel,

= Vul de tabel verder in met meetresultaten bij de andere frequenties.

Frequentie u, Vertragingstijd

k tussen u, en u

1 u
100 kHz
200 kHz
300 kHz
400 kHz

- Vergelijk de gemeten tj wet de berekende waarde op blad 13.
UIT DEZE МЕТІМСЕМ.

Zowel de vertragingstijd als de amplitude-verhouding tussen іп- en

uitgangsspanning zijn | wel / nagenoeg niet | afhankelijk van de fre-

quentie,

- Maak de ingangsspanning blokvormig, f = 300 kHz, Bestudeer de in-

en uitgangsspanning.

De vertragingstijd „шщ ns |.
Het verloop van de uitgangsspanning komt | bijna / helemaal niet | оуег-

een met dat van de ingangsspanning.

DE VERTRAGINGSKABEL,

In C29 is de coaxiaalkabel als transmissiesysteem van elektrische energie
besproken. Daarbij із o.a, het vervangingsschema van zo'n kabel зап de

orde geweest.

ГЕ ЗЕЕ ==
wm [жиз Г юн Ган | мш [ш Г.

Dit schema blijkt veel overeenkomst te hebben met de opbouw van de ver-

tragingslijn op blad 13. De coaxiaalleiding is dus niet alleen voor
elektrische transmissie te gebruiken maar ook als vertraging bijzonder
geschikt. De zelfinductie en capaciteit van speciale vertragingakabel
zijn echter aanmerkelijk groter dan van gewone coax-kabel.
Praktische waarden zijn: L(per meter) = 100 up

C(per meter) 100 pF

De vertragingstijd van 5 meter van deze kabel is : =

Hoe gebruikt men een vertragingskabel ?

Evenals bij een gewone coax-kabel moet bij gebruik van een vertragings-
kabel de in- en uitgang worden afgesloten met een weerstand van een
bepaalde waarde. Doet men dit niet, dan ontstaan reflecties waardoor ver-
vorming van de uitgangsspanning optreedt.

Ву =R

ц vertragingskabel

De waarde van de weerstanden P en B, moet gelijk zijn aan de karakteris-

tieke weerstand R van de kabel: B, "Na

Uit het bovenstaande rekenvoorbeeld en de meetresultaten van blad 14,
blijkt duidelijk dat de vertragingstijd van kabels en LC-filters betrek-
kelijk kort is, Dit soort vertragingslijnen is alleen bruikbaar als het

gaat om vertragingen van hoogstens enkele miero-seconden.

In de moderne elektronica doen zich echter gevallen voor waarbij men
vertragingen van enige tientallen milli-seconden nodig heeft. Daarvoor
heeft men andere soorten vertragingsschakelingen ontwikkeld. Voordat we
de werking daarvan bespreken (blad 18), bekijken we eerst een toepassing

van de vertragingskabel (blad 16).

С30.15

OPDRACHT 3: DE VERTRAGINGSKABEL IN EEN OSCILLOSCOOP,

Vertragingskabels worden dikwijls toegepast in oscilloscopen. De bedoe-
ling daarvan wordt pas duidelijk als we eerst weten welke "onvolmaakt-

heden" een oscilloscoop zonder vertraging vertoont.

- Sluit een blokvormige wisselspanning met een frequentie van bijv. 10 klz

аап op het Ү-капаа1 van de oscilloscoop.

= Regel de tijdbasis tot er enkele perioden van de blokspanning ор het

scherm zichtbaar zijn,

U ziet dat de voorzijde (vöórflank) van het eerste blok niet "geschreven"
wordt, In ons geval is dat niet zo belangrijk omdat deze vóórflank bij het
volgende blok wél zichtbaar verschijnt. Hebben we echter te maken met

zogenaamde eenmalige verschijnselen, bijv. een spanningsimpuls die slechts
Eénmaal optreedt, dan is dat wel van belang, Met onze oscilloscoop kunnen

we het begin van zo'n eenmalige impuls niet waarnemen.

Ное komt dat ?

De tijdbasis van de oscilloscoop heeft altijd enige tijd nodig om te
starten; de tijdbasis "moet wachten op een startsein" van de triggerscha-
keling, De triggerschakeling wordt gecommandeerd door het Y-signaal,

De horizontale afbuigspanning komt dus iets te laat waardoor het eerste

gedeelte van het Y-signaal niet wordt "geschreven".

Hoe kan men dit verhelpen ?
Dit euvel kan worden verholpen door het aanbrengen van een vertragings-

kabel in de Y-versterker van de oscilloscoop.

X-platen
Y-platen

Y- versterker

beeldbuis

П
Н
! vertraging

trigger

schakeling

C30. 16

In een oscilloscoop met vertragingskabel wordt de tijdbasis via de trigger-
schakeling gestart door het Y-signaal dat vóór de vertragingskabel wordt
afgenomen. Het Y-signaal wordt met een zekere vertraging doorgegeven aan
de verticale afbuigplaten. Als de tijdbasis bijv, 10 ns nodig heeft om

te starten en de vertragingstijd van de kabel 50 ns bedraagt, arriveert

de horizontale afbuigspanning а] eerder ор de oscilloscoop dan
de verticaleafbuigspanning. Het Y-signaal komt dan zeker volledig op het

scherm.

030.17

ELEKTRO-MECHANISCHE VERTRACINGEN .

OEFENING:

C30. 18

In gevallen waarbij grote verstragingstijden (> 10 us) nodig zijn gebruikt
men elektro-mechanische vertragingssystemen. Bij dit soort vertragingen
wordt het elektrische signaal omgezet in een overeenkomstige mechanische
trilling. Deze trilling plant zich als een golf voort in een daartoe ge-
schikte vaste of vloeibare stof. Daarna volgt weer een omzetting van de me-

chanische trilling in een elektrische trilling.

elektrisch eiaktrisch
signaal vertragings medi opnemer sigi
bere
(waste stof tijd: tz

‘of vloeistof )

De voortplantingssnelheid van mechanische trillingen in vaste stoffen en
vloeistoffen ligt tussen 1 en 6 km/s: Dit is ongeveer een factor 10° klei-
ner den een elektrisch signaal іп een vertragingskabel. Het zal daarom
duidelijk zijn dat шеп met een elektro-mechanisch vertragingssysteem

tot grotere vertragingstijden kan komen dan met een zuiver elektrische

vertragingsschakeling.

Het rendement en de getrouwheid van elektro-mechanische vertragingssysten
men zijn over het algemeen minder gunstig dan die van elektrische vertra-
gingen. De oorzaak hiervan is dat er tweemaal een signaal-omzetting
plaats vindt. Bij iedere omzetting gaat energie verloren en is er een

grote kans op vervorming.

In een elektro-mechanisch vertragingssysteem wordt kwartsglas als var-
tragingsmedium gebruikt. De voortplantingssnelheid van mechanische tril-

lingen in kwartsglas is A km/s.

Hoeveel afstand moet de trilling in het glas afleggen opdat de vertra-

Veronderstel dat 90% van het toegevoerde vermogen in het vertragings-

gingstijd 1 ms is ?

systeem verloren gaat.

Hoe groot із dan de vermogensverzwakking ?

VOORBEELD VAN EEN ELEKTRO-MECHANISCH VERTRAGINGSSYSTEEM,

In kleurentelevisie ontvangers wordt
een vertragingssysteem gebruikt dat
een vertraging geeft van 64 us. De
constructie van dit systeem is hiernaast
op ware grootte afgebeeld, De om-
zetter A maakt van het toegevoerde
elektrische signaal een evenredige
mechanische trilling. Deze trilling
plant zich voort іп het glaslichaam
G in de richting zoals met een
Streeplijn is aangegeven. Na aankomst
bij omzetter B wordt de mechanische
trilling weer omgezet in een overeen-

komstige elektrische trilling.

De vertragingstijd wordt bepaald door
de afgelegde weg van de mechanische

trilling en de snelheid waarmee deze slijpkant
trilling zich in het glaslichaam voort-

plant. Door het afslijpen van het uit-

einde van het glaslichaam wordt de ver-

tragingstijd op de gewenste waarde

gebracht.

Ten gevolge van onregelmatigheden in het glas kunnen trillingen ontstaan
die niet de gewenste weg volgen. Deze ongewenste golven leggen een lange-
re weg af omdat ze een aantal malen worden gereflecteerd voordat ze de
uitgangs-omzetter bereiken, Hierdoor ontstaan onregelmatigheden in het
uitgangssignaal. Om dit verschijnsel te bestrijden zijn de zijwanden

van het glaslichaam ruw gemaakt. Hierdoor worden de eventueel daar te-
rechtkomende ongewenste trillingen niet regelmatig gereflecteerd, maar

verstrooid.

De omzetters A en B zijn opgebouwd uit een piëzo-elektrisch plaatje dat
aan weerskanten is voorzien van een metaallaagje. Aan omzetter A worden
elektrische spanningen toegevoerd waardoor er mechanische vervormingen
van het plaatje ontstaan. Bij omzetter B is het plaatje onderhevig aan
mechanische trillingen waardoor er elektrische spanningen optreden tussen

de metaallaagjes. Deze effecten kënt u reeds uit deïlessen C27 en C28.

C30, 19

OEFENING:

Bovenstaand vertragingssysteem is op ware grootte afgebeeld. Het ver-
tragingsmedium is glas. Het signaal volgt de met stippellijnen aangege-

ven weg met een snelheid van 2,5 km/s,

- Hoe groot is de vertragingstijd ? ъа = us

— Hoeveel glas moet men aan de onderkant wegslijpen om de vertragings-

tijd met 1 us te verminderen ? в =

НЕТ "EMMERTJES"-GEHEUGEN ,

C30 ‚20

Het "emmertjes"-geheugen (de naam zal later duidelijk worden) is een
ontwikkeling van de laatste jaren. Het is een zuiver elektronische ver-
tragingsschakeling waarmee grote tijdsvertragingen te realiseren zijn,
Een emmertjes-geheugen bestaat in principe uit een reeks condensators
die gescheiden zijn door schakelaars (zie de afbeeldingen op pag. 22).

Ное werkt het "emmertjes'"-geheugen ?
ве!
u u
i

Hiernaast is een gedeelte van het te
vertragen ingangssignaal afgebeeld.

Dit signaal wordt niet in zijn geheel
doorgegeven., Alleen de spanningsniveaus gi esse
U, š
tempo doorgeschoven naar de uitgang. о

U, en Ké worden in een bepaald

De tijdstippen Ei, t, еп t3 liggen in

de praktijk echter zo dicht bij elkaar t a h
dat de getrouwheid van de schakeling
redelijk goed is.

OEFENING:

Hoe gaat het doorgeven van spanningen in zijn werk ?

Op het tijdstip Cc, worden alle oneven schakelaars Sj. S3 en 55 gesloten
en gaan REESEN alle even schakelaars S, en 5, ЖЕ (zie fig. a). Het
gevolg hiervan is dat de condensator ©, via Si wordt geladen tot het
spanningsniveau D , (De lading van б, Seng e door de һое-
veelheid water in emmertje Е).

Na een bepaalde korte tijd gaan alle even schakelaars dicht en alle on-
even schakelaars open (zie fig. b), De lading van С, wordt via S, doorge-
geven aan С, (het water van Еу zit nu іп ЕЛ).

Ор het tijdstip t, worden alle oneven schakelaars weer gesloten en alle
even schakelaars geopend (fig. c). І wordt via 51 geladen tot het niveau
U. De lading van C, gaat naar Cz:

Even later gaan de even schakelaars weer dicht en de anderen weer open
(fig. 4). ре lading van С schuift naar с; die van C3 naar Dun
Op het tijdstip 23 Ме Сү geladen tot het niveau Д. De lading van б

schuift door naar ©з. DA Ge zich vie de belastingsweerstand Pi
(Eig.e).

Na vier verschuivingen komt het niveau Ц van het ingangssignaal dus weer
beschikbaar op de uitgang. De vertragingstijd is gelijk aan viermaal de
schakeltijd. Men kan dus bij een emmertjesgeheugen de vertragingstijd
binnen bepaalde grenzen instellen, door de schakelfrequentie te veranderen.
Het is te begrijpen dat de schakelaars in een emmertjes-geheugen geen
gewone schakelaars zijn. Men gebruikt hiervoor transistors die met impul-

sen‘open en dicht worden gestuurd.

Een praktische uitvoering van een emmertjes-geheugen is aanzienlijk in-
gewikkelder dan de schakeling die op pag. 22 is afgebeeld. De schakeling
op pag. 22 heeft o.a. het volgende bezwaar. Bij het sluiten van een
schakelaar wordt niet alle lading van de voorgaande condensator doorge-
schoven naar de volgende condensator,

Leg dit uit,

Е |

С30,21

Aa с,
Му lo /
=a GE Ез Е,

GE А
СЯ 8з
el Eu

и JW LL

Ka ы ы

ЖЕТ
sl

U;
с, 2

ET
aj

<s
S,
u o
1
| ©, ki

Fig.e

Wo U e U

SAMENVATTING.

Ф We hebben onderscheid gemaakt tussen twee soorten geheugens:
= Geheugens waarbij de informatie voor onbepaalde tijd kan worden opge-
slagen.
- Geheugens die de informatie vertragen en daardoor een beperkte tijd
vasthouden:

© Als elektrische informatie voor langere tijd moet worden opgeslagen wordt
deze in niet-elektrische vorm bewaard bijv. op plaat of band. Het omzetten
van de elektrische informatie in een niet-elektrische is daarbij
noodzakelijk.
Het omgekeerde moet gebeuren als men weer over de elektrische informatie

wil beschikken,

© De belangrijkste eigenschappen van een geheugen zijn:
= de capaciteit; de hoeveelheid informatie die men kan opslaan.
- de getrouwheid; de mate van overeenkomst tussen de ná opslag weergege-
ven informatie en de oorspronkelijke informatie.
= de toegankelijkheid; de snelheid waarmee opgeslagen informatie uit het

geheugen kan worden gehaald,

© De capaciteit van magneetband (of filmrol) per eenheid уап volume is
groter dan die van een grammofoonplaat maar kleiner dan уап een V.L.P,
Bij de opname van geluid op band of plaat worden de zachte passages
(hoge frequenties) met grotere amplitude geregistreerd dan die van het
originele geluid. Bij sterke passages (lage frequenties) wordt de sterkte
Verminderd. Dit noemt men dynamiek-compressie, Bij de weergave van het
geluid wordt deze afwijking van de getrouwheid gecorrigeerd. Dit noemt
men dynamiek-expansie,
© De belangrijkste eigenschappen van vertragingsschakelingen zijn:
= de vertragingstijd; het tijdsverschil tussen in- en uitgangssignaal.
= de getrouwheid; de mate van overeenkomst van het uitgangssignaal met
het ingangssignaal,
het rendement; de verhouding van het uitgangsvermogen en het
ingangsvermogen.

Kortstondige tijdsvertragingen (tot са, 1 ps) kunnen met zuiver elektro-
nische schakelingen worden verkregen. Bijvoorbeeld met een LC-vertra-

gingslijn of met een vertragingskabel,

С30.23

ө Voor vertragingen groter dan enige us gebruikte men tot nog toe іп
hoofdzaak elektro-mechanische vertragingssystemen, De getrouwheid en het
rendement zijn echter minder gunstig dan van elektronische vertragingen.

Bovendien zijn deze systemen nogal kwetsbaar en duur,

ә Het "emmertjes"-geheugen is een zuiver elektronische vertragingsschake-
ling waarmee vertragingstijden tot enige tientallen ms kunnen worden
bereikt. De vertragingstijd is binnen bepaalde grenzen continu instelbaar,

Het "emmertjes"-geheugen is іп IC-vorm te fabriceren,

С30.24

чын Ke кыз: КИ
OEFENINGEN:
1. Hiernaast is de opname-karakteristiek Ë ER HEEE EEE ante
GR
van een grammofoonplaat weergegeven. FRERE Шы b
EE i
Uit deze karakteristiek ziet men dat: EE EE E
Н
а. de signalen met Zage Frequenties CS SE ЕЕ
H
verzwakt op de plaat zijn vastgelegd. Н: Н =
b. de signalen met hoge frequenties ЕЕЕ GE SE ЕЕЕ
i
in versterkte mate op de plaat - ЕЕ SE
E
staan, HEE SH Н И
T HH ү:
E ИШИН
Н EE:
Eel Hi
Ss E Н
S SE f(Hz) `
ШЕШ H S ШЕН
Е EEE |

Waarom past men de ingreep volgens punt а toe ?

[—- —

Waarom doet men hetgeen onder punt b is beschreven ?

=
el
Hoe moet de weergavekarakteristiek E HE = d
verlopen opdat het weergegeven ge- a Ау H :
luid overeenkomt met het oorspronke- Н НЕЕ S Р
==
lijke geluid ? | | НЕ ЫЕ:
= ЧЕЧ
S z
S ЕЕЕ
EEN Е
б S
ES idun: EH + FH
+ + =;
| E H Б Н
ИШИН Ha
Ж НЕН Bd

2, De capaciteit (speelduur) van een grammofoonplaat zou men kunnen vergroten
door bij opname een laag toerental te gebruiken. Men kan het toerental
echter niet onbeperkt verminderen omdat er dan moeilijkheden optreden

bij het registreren van :

signalen met lage frequentie
signalen met hoge frequentie

signalen met kleine amplitude

oooo

signalen met grote amplitude

3. Een signaal met een frequentie van 1 kHz is op magneetband opgenomen
bij een snelheid van 19 cm per minuut, De band werdt afgedraaid met
een snelheid van 4,75 cm per min.
- ten gevolge van de verlaagde snelheid is de frequentie van het weergege-
ven geluid pooo Hz / 1000 Hz / 250 Hz} .

- de geluidsterkte wordt [groter/kleiner/blijft gelijk| «

4, In een elektronisch systeem moet het signaal 40 ns worden vertraagd. Men
gebruikt hiervoor een vertragingskabel waarvan de zelfinductie
L = 80 H/m en de capaciteit 80 pF/m bedraagt.
— Hoeveel meter kabel heeft men nodig ? ds
= Met welke weerstand moet men de kabel afsluiten ?

- en wat gebeurt er als men de kabel niet met de juiste weerstand belast ?

]

5, Als men de schakelfrequentie van ееп emmertjes-geheugen hoger maakt,

wordt dan de vertragingstijd groter of kleiner ?

C30.26

INLEIDING,

MENGSCHAKELINGEN I
OPTELSCHAKELINGEN EN

AFTREKSCHAKELINGEN

De schakelingen die we tot nog toe hebben behandeld, kunnen in twee groepen

worden onderscheiden:

1. De zogenaamde tweepool-schakelingen. Dit zijn schakelingen met twee
ingangsklemmen (polen) óf twee uitgangsklemmen; dus schakelingen met
een ingang óf een uitgang. Voorbeelden van tweepoolschakelingen zijn:
= voedingsschakelingen
= oscillators
-= opneemschakelingen

= weergeefschakelingen,

2. De vierpool-schakelingen. Dit zijn schakelingen met twee ingangsklemmen
en twee klemmen aan de uitgang; dus schakelingen met een ingang én een
uitgang. Voorbeelden van vierpoolschakelingen zijn:
= versterkers
= verzwakkers

— omvormers

Er is in het verleden één type versterker aan de orde geweest, die soms
wél, maar soms ook niet als vierpoolschakeling kan worden beschouwd, Dit
is de in C8 behandelde operationele versterker. Zoals we weten is een
"ор-атр" uitgerust met twee ingangen (de "+" en "-" ingang). Als we één
van de ingangen niet gebruiken functioneert de op-amp als vierpoolschake-
ling. Bij gebruik van beide ingangen, zoals bijv. bij de toepassing als
verschilversterker, hebben we met een zeepool-schakeling te doen. In dit
geval behoort de op-amp tot de groep die we mengschakeling noemen. Meng-
schakelingen zijn schakelingen met meer dan één ingang. De signalen die
aan deze ingangen worden toegevoerd worden in de schakeling op de een op
andere wijze samengevoegd (gemengd) tot één uitgangssignaal, Deze les
en ook de volgende behandelt dit soort schakelingen.

С31.1

MENGEN BEHOORT TOT HET INFORMATIE-VERWERKENDE DEEL VAN EEN ANALOOG SYSTEEM.

1пбапаз— Informatie — Uitgangs—
informatie verwerkend= informatie=
opnemer systeem weergever

Voeding

WAT VERSTAAN WE ONDER MENGEN ?

Een mengschakeling stellen we symbolisch voor als een blok met twee of
meer ingangen en Één uitgang. Aan de ingangen worden de te mengen signalen
toegevoerd. Aan de uitgang komt een mengsel van de ingangssignalen beschik-

baar. De ingangen en de uitgang hebben meestal één gemeenschappelijke
"pool".

mengschakeling

We spreken van mengen als de ingangssignalen zodanig worden verwerkt, dat

het uitgangssignaal kenmerken van alle ingangssignalen bevat.

С31.2

VOORBEELD:

о
0-
t

u
о

De uitgangsspanning u, bevat de volgende kenmerken van “jj ези:

Х - de nuldoorgangen van H zijn gelijk aan die van TE
- de amplitude van u, varieert їп het ritme van ER
OEFENING:

= Ное ів изд in u, vertegenwoordigd?

Bij positieve uiz is er

- Hoe is uij in и vertegenwoordigd?

и. Bij negatieve u,„ is er
u е

Gedurende de tijd dat er uitgangsspanning is, is deze

gelijk aan HIH

C31.3

BELANGRIJKE EIGENSCHAPPEN VAN MENGSCHAKELINGEN,

OEFENING:

©з1.5

In de bedrijfstoestand van een mengschakeling wordt elk van de ingangen
gestuurd door voorafgaande schakelingen terwijl de uitgang wordt belast

met een volgende schakeling.

schakeling 1
bijv.

oscillator

mengschakeling

schakeling 4

schakeling 2
bijv
versterker

mek bijv.

drie ingangen
enn versterker

schakeling 3
bijv.

omvormer

In verband met bovenstaande situatie zijn van de mengschakeling de vol-
gende eigenschappen van belang:

1. De ingangeveeretand van elk van de ingangen. De grootte van de ingangs-
spanningen Vije Wijz ER uis wordt o.a. bepaald door enerzijds de uit-
gangsweerstanden van de schakelingen 1,2 en 3 en anderzijds door de
ingangsweerstanden van de mengschakeling. Over het algemeen zijn hoge
ingangsweerstanden aantrekkelijk.

De witgangsweerstand, De grootte van de uitgangsspanning Un is o.a.
afhankelijk van de ingangsweerstand van schakeling 4 en de uitgangs”

weerstand van de mengschakeling. Over het algemeen wenst men een lage
uitgangsweerstand.

3, De overdracht. Deze wordt meestal in formule- of in grafiekvorm weer-
gegeven. Hieruit kan men afleiden, welke uitgangsspanning ontstaat als
gevolg van de ingangssignalen. De volgende oefening zal dit verduide-

lijken.

u Hi Sa E
i EE не
Van een gegeven mengschakeling met 9 Ea Н:
twee ingangen is de overdracht: (e E H
и” Фу + 40) ZE
Оту is een gelijkspanning van 12 V, SS SS
T
и.„ із een sinusvormige spanning D кш: Ei:
12 H H
met een topwaarde van 6 V. -3
Teken het verloop van de uitgangs- 6 18
spanning van de mengschakeling.
za

WELKE SCHAKELINGEN WORDEN BEHANDELD ?

In
1.

deze les komen de volgende mengschakelingen aan de orde,

OPTELSCHAKELINGEN.

De uitgangsspanning Ж van de optelscha-
keling is evenredig met de som van de

ingangsspanning му, uig en uig Een

optelschakeling
optelschakeling heeft twee of meer in-

gangen.

AFTREKSCHAKELINGEN
Een aftrekschakeling geeft een uitgangs-
spanning die evenredig is met het ver-
schil van и. en м.„. Een aftrekscha-
il 12
keling heeft twee ingangen.
Ou,
de volgende les worden enige bijzondere mengschakelingen besproken.

Een frequentie-transformatie schakeling, Bij deze schakeling wordt de
frequentie van de uitgangsspanning gelijk aan de som of het verschil

van de frequenties van de ingangsspanningen.

Poortschakelingen. Bij deze schakelingen fungeert het ene ingangs-
signaal als zogenaamde schakelspanning. Door middel van deze spanning
wordt de schakeling al of niet geblokkeerd voor het andere ingangs-

signaal.

Modulatieschakelingen, Bij dit soort schakelingen wordt aan de ene
ingang een HF-signaal toegevoerd en aan de andere ingang een LF-
signaal, Bij een AM-modulator ontstaat een HF-uitgangsspanning waar-
van de amplitude varieert in het ritme van het LF-signaal, Bij een
FM-modulator ontstaat een HF-uitgangsspanning waarvan de frequentie

varieert in het ritme van het LF-signaal,

С31,5

OPTELSCHAKEL INGEN,

De eenvoudigste schakeling om signalen

op te tellen is hiernaast weergegeven,

De weerstanden Rp R en Р, dienen om РА
te voorkomen dat de spanningen Ui

Uig en U, onderling worden kortgesloten.

12 3

Over ki ontstaat een spanning u, die evenredig

is met de som van U, s Maa епи...
E аны

De uitgangsspanning и, Кап men als volgt berekenen:

е u, ВУ. u, (we stellen Uig en Uig gelijk aan nul),

20y adu
250 KT “il э ы

е Kä t.geVs и; (stel мір еп шз gelijk aan nul),

R, IIR, IIR, Ro

ө R HBR HR,
EET A
u3 Az + Ri By В, 13

_ 50 KQ E
© 250 “i3 7 5 13

Als alle ingangsspanningen werkzaam zijn bedraagt de uitgangsspanning:

›.

1
wn S Du * bas t Эз

Met deze formule wordt de overdracht van deze optelschakeling tot uit-

drukking gebracht,

C31,6

OPDRACHT 1: HET VERGELIJKEN VAN DE FREQUENTIE VAN TWEE SINUSSPANNINGEN.
In de praktijk komt het wel eens voor dat men de frequentie van een
sinusspanning exact gelijk wil maken aan de frequentie van een andere
sinusspanning. In dit geval kan men een mengschakeling gebruiken waarin
de beide signalen worden opgeteld, Aan de hand van de uitgangsspanning
kan men bepalen in hoeverre de frequentie van de ene spanning afwijkt van
de frequentie van de andere spanning. Op dit blad gaan we deze procedure
van frequentie-vergelijking d.m.v. een meting uitproberen, Op het volgen-
de blad geven we een theoretische beschouwing.

= Monteer de volgende mengschakeling op Uw paneel,

ingang 1

= Verbind ingang 1 met ееп spanning waarvan de frequentie gelijk is aan
de netfrequentie. Gebruik hiervoor bijv. de 6,3 V-wikkeling van een

nettransformator.

- Verbind ingang 2 met een sinusgenerator. Maak de amplitude van de
uitgangsspanning ongeveer gelijk aan het signaal van ingang 1. Zet de
frequentieschaal op 50 Hz.

~ Meet de uitgangsspanning van de mengschakeling m.b.v. een oscilloscoop.
Schakel de X-afbuiging uit (X-deflectie op extern), U ziet nu op het
scherm een verticale lijn waarvan de amplitude periodiek groter en

kleiner wordt,

- Regel de frequentie van de generatorspanning in de buurt van 50 Hz tot
de lengte van de lijn niet of nauwelijks verandert. De frequentie
van de generatorspanning is nu gelijk aan de netfrequentie, (Op het

volgende blad zullen we dit aantonen).

- Lees de ingestelde frequentie op de generator af.

Stel dat de netfrequentie precies 50 Hz is. De afwijking van de fre-

quentieschaal van de generator is dan

C31,7

TOELICHTING VAN OPDRACHT 1

OEFENING:

C31.8

In de vorige opdracht hebben we twee sinusvormige spanningen met ongeveer
gelijke amplituden en ongeveer gelijke frequenties opgeteld. We gaan nu

eens na wat er bij zo'n optelling eigenlijk gebeurt.

— In het bovenste tijddiagram zijn de uitgangsspanning шор ER у afge-
beeld, Deze zijn het gevolg van twee ingangsspanningen изу FESP: мү).
In deze tekening із de frequentie van и | Çp iets lager dan de fre-

quentie van u, (f,). Ga dit voor jezelf па.

= Op het moment A zijn Sal ED ui beide maximaal positief. Op dat moment
is E dus ook maximaal. Op het tijdstip B is Wei tegengesteld aan ur
EN is dan minimaal. De amplitude van de totale uitgangsspanning va-
rieert dus periodiek tussen een minimale еп сеп maximale waarde. Dit
hebben we ook ervaren tijdens onze meting.

= In het tijdsbestek tussen А еп С is de ene spanning Wa) precies één
periode uitgelopen op de andere spanning Dei): Is het frequentiever-

schil van иу ER Wer? bijv. 3 Hz, dan is de tijd tussen twee maxima dus

А з, De frequentie waarin de amplitude van Un varieert is dan 3 Hz. We

kunnen dus vaststellen dat de frequentie van de "zweving" van u, gelijk

is аап het frequentieversehil van Hat ED Nazz

— Als de amplitude van и zeer langzaam verandert, is het frequentiever-

schil ing.
van Hut еп ug Bering

— Als de amplitude van и, constant blijft, is de frequentie van Hu хасе

gelijk aan die van х2"

Twee sinusvormige spanningen TK worden opgeteld in een meng:
schakeling. De uitgangsspanning Du wordt afgebeeld op het scherm van een
oscilloscoop. Men constateert dan dat de amplitude van u, па iedere 5 s
minimaal is,

— hoe groot is het frequentieverschil van Ujj CP Hia ?

Frequentieverschil:

OPTELLEN MET BEHULP VAN EEN OPERATIONELE VERSTERKER.

In les С8 hebben we kennis gemaakt met de operationele versterker. In die
les hebben we ervaren dat een op-amp voor diverse doeleinden kan worden

gebruikt.

Als omkeer-versterker is de uitgangs-

spanning gelijk aan:

De "-" geeft aan dat wa in tegenfase is met ue

Een op-amp is ook bijzonder geschikt voor het uitvoeren van rekenkundige
"operaties" (bewerkingen). In onderstaande figuur is de op-amp als op-
teller geschakeld,

Ri в, WÉI
Чи л Uig a йз ~

De uitgangsspanning Ki kan men als volgt berekenen:

u, Eeër ont Ba, E + ` an
e Se

и, Eër a: Up т Uig
B

D БВУ бу: BaT“ EN - ban

De totale uitgangsspanning is gelijk aan:

Als R = Ry = R3 =R, dan is Ki evenredig met de som van de ingangs-

spanningen,

Е,
E is de versterking van de

schakeling met ор-ашр.

С31.9

HET OPTELLEN VAN SINUSVORMIGE SPANNINGEN,

Aan de hand van

een oefening zullen we nagaan hoe de uitgangsspanning

van een optelschakeling verloopt:

a. Bij einusvormige ingangsspanningen met gelijke frequenties,

b. Bij einusvormige ingangsspanningen waarvan de frequenties een bepaalde

gehele factor uit elkaar liggen.

OEFENING.

С31.10

Schets bij А еп В het verloop van иу + U).

5 ч td HESS at t
tu Fi in HEEE `
HEEF H H EHHH
# + ii БҮГҮ н ЕНЕН. ` HH
KR HENE Uy EE i El H п DEER
Я Е: ded ig + Ун БЕСЕН!
8 ; 1 S г
j
iii: HE Ei inai ҮШ н
НЕЕ ii
HE H H P E
ii SE
НН E k E 1 ji HE Е
A jigi
+ Ко HERE Zen
ЕН E
е ЕЕ u SE
HE к. ti Hi
т ш HEEE H
2 НЕ H
2 НЕЕ! Mg Н,
PE ES ШЫ, 4 $ sny t
HEEE Е Н ЖЕН
it: de H C 1 H zt H
ЕЕЕ ЕЕЕ = E SE
EE EEE EER:
Н Е i
В ЧЕТ Er iR ER ЕНЕ
= e Е е
ES EE Sr шїн И: pH
EU Е a HU ЧО H u Hz
Tont HH ij i ji ШЕ
Ж в
Conclusies:

= de som van 2

- de som van 2

sinusvormige spanningen met gelijke frequenties is
een sinusvormige spanning.
sinusvormige spanningen met ongelijke frequenties is

een sinusvormige spanning.

HET OPTELLEN VAN KANTEELVORMIGE SPANNINGEN,

OEFENING,

Uit de volgende oefening zullen we zien hoe men m.b.v, een optelschake-
ling een trapvormige spanning kan verkrijgen.

Geef in een formule weer hoe
de overdracht is van neven-
staande optelschakeling.

u =
u

Teken hieronder het verloop van de uitgangsspanning tye (Denk ook aan de
polariteit van щш.

uv) Е

С31.11

NOG EEN ANDERE OPTELSCHAKELING.
Hieronder is nog een andere veel gebruikte optelschakeling afgebeeld.

De werking van deze schakeling is vrij eenvoudig. De ene spanning LEN
і

beïnvloedt de stroom door de transistor Үр De andere spanning “у
beïnvloedt de stroom door Ү,. Beide stromen vloeien gelijktijdig door
de gemeenschappelijke collectorweerstand Ro Over Ss ontstaat dan een

wisselspanning die evenredig is met de som van Ujj ёй ир:

We hebben hierbij aangenomen dat de steilheid (S) van Vl gelijk is aan
die van V2,
OEFENING,
Aan de ingangen van bovenstaande schakeling worden twee sinusvormige
spanningen toegevoerd Uu = 3 шу en U), = 4 шу. Verder is
= Р. De steilheid van de gebruikte transistors is 50 mA/V. De ge-

meenschappelijke collectorweerstand Ber 1 Ki,

Hoe groot is He 2

а. Als u,, in fase is met и, U = у
11 127

b. Als Non іа tegenfase is met и... Ve =

с. Als ba 90° in fase is verscho-

ven t.o.v. Maas Ge e
12

Verloopt и, sinusvormig ?
газдата а!
in geval b:
in geval с:

С31.12

AFTREKSCHAKELINGEN
Uit de algebra weten we dat:
A= B= А + (-B)
Evenzo geldt:

Bn Kir lj tr)

We kunnen dus een spanning “iz aftrekken van een andere spanning ujj»
door тиі) OP te tellen bij ije Dit is elektronisch te verwezenlijken
door middel van een combinatie van een emkeerschakeling en een optel-
schakeling.

optelschakeling

omkeerschakeling

“же

Als omkeerschakeling is een GES (gemeenschappelijke emitter-schakeling)
goed bruikbaar. Dit type schakeling levert immers een uitgangsspanning
die 180° in Fase verschoven is t.o.v. het ingangssignaal, Gangbare op-

telschakelingen hebben we in het voorgaande reeds behandeld.

Het verschil tussen twee signalen kan men óók realiseren m.b.v. een
operationele versterker, Ofschoon de op-amp als verschilversterker al
eens eerder aan de orde is geweest (C8), geven we hiervan toch nog even

een korte samenvatting. В,

De spanningen waarvan het verschil moet worden bepaald, worden via ge-
lijke weerstanden aan de ingangen van de ор-ашр gelegd, De uitgangs-

spanning is dan gelijk aan:

Е 2 А А
Hierin is T de versterking van de operationele versterker.
1

С31.13

HOE KAN MEN EEN SPANNINGSVERSCHIL METEN TUSSEN NIET-GEAARDE PUNTEN ?

METHODE 1

METHODE 2:

€31.14

Hiernaast zijn twee parallel geschakelde
spanningsdelers getekend, De bedoeling is
het spanningsversehil U p te meten, De
punten A en B liggen vrij van aarde,

Hoe kunnen we te werk gaan ?

1. Door Hie en u, apart te meten en

be
deze meetresultaten van elkaar af

te trekken.

2. Door het spanningsverschil Ba di-
rect te meten,

3. Door at via een operationele ver-
sterker te meten,

We zullen elk van deze methoden nog eens nader onder de loep nemen.

Deze methode is nagenoeg onbruikbaar voor het geval dat Ue ongeveer
gelijk is aan Ue Een verschil van bijv. 10 V en 9,9 V kan men op een
kathodestraalbuis immers helemaal niet, en op een meterschaal nauwelijks
waarnemen. Deze manier van meten is trouwens altijd af te raden, ook al
zou het verschil van LA en е wél afleesbaar zijn. Het volgende voor-
beeld moge dit verduidelijken. Stel dat Kë = 10 V en ГАД = 8 V. Stel dat
verder deze spanningen worden gemeten m.b.v. een 10-V-meter met ееп nauw-
keurigheid van 57 van volle schaalwaarde, De mogelijke fout op elk deel
van de schaal is dan 5% van 10 V = 0,5 У, Bij het meten van Use kan de
uitslag dus 10,5 V zijn, Men meet dan een spanningsverschil van 10,5 ~
7,5 = 3 V, terwijl dit in werkelijkheid 2 V is, De meetfout is dus | V

of 507 van de te meten waarde,

Bij gebruik van een meetapparaat dat uit het net wordt gevoed, is een
van de ingangsklemmen geaard. Daar ook de spanningsbron u (zie fig.) aan
aarde ligt, wordt tijdens de meting ёёп van de weerstanden kortgesloten
(Ga dit voor jezelf na). Bij gebruik van een meetapparaat dat niet is ge-
aard, kunnen toch moeilijkheden ontstaan, We hebben al eens eerder opge-
merkt dat tussen twee "zwevende" punten bijna altijd stoorspanningen aan=

wezig zijn. Een meter zal t.g.v. dit soort storingen foutief gaan aanwijzen.

METHODE 3

Het meten van WI met behulp van een
operationele versterker is aan te
bevelen. Ten opzichte van methode | A
hebben we het voordeel dat uitsluitend
het gevraagde spanningsverschil wordt

gemeten.

De voordelen t.o.v. methode 2 zijn:

= men meet een hoge spanning, nl. versterking maal Up: Dit is belangrijk
bij een kleine KE

— men meet hier spanning t.o.v, aarde, Bromstoringen worden zodoende

tot een minimum beperkt.

€31.15

OPDRACHT 2: HET METEN VAN SPANNING TUSSEN NIET-GEAARDE PUNTEN,

C31,16

In deze opdracht gaan we in een praktische situatie ervaren hetgeen op
het voorgaande blad is beweerd. We meten op diverse manieren het verschil

tussen twee bijna even grote wisselspanningen.

Deze wisselspanningen nemen we af
van twee "gelijke" spanningsdelers
die op eenzelfde wisselspanning
zijn aangesloten. We gaan Hat meten.

Als alle weerstanden exact 1 kQ zijn.

dan is u, = `
ab Fig.a с

bij

Daar praktische weerstanden een zekere tolerantie hebben, zal ER?

onze meting een iets andere waarde hebben dan hier is berekend.

We gebruiken bij onze meting o.a.
een op-amp die als verschilversterker

is geschakeld. AO

В| = 10 к, R, = 100 kR, Вр = 15 kQ

Dan is: u = ки
ч ab

Fig. b

In fig. a ziet men, dat de weerstand tussen de punten A en C en ook tussen
de punten В en C gelijk is aan 1 kQ parallel aan 1 kR; d.i. 500 Q. Als de
punten A, B en C van fig. a worden doorverbonden met de gelijknamige pun-
ten van fig. b komt de weerstand van 500 Q in serie met B, van de op-amp.
De versterking van de ор-ашр zal daarom iets lager uitvallen dan hierbo-

ven is berekend.

De operationele versterker moet worden gevoed met
+15 V én -15 V, Deze twee spanningen worden ver:
kregen d.m.v. twee weerstanden van 100 9 die tussen
de + en de - van een gelijkspanningsapparaat zijn

geschakeld. De uitgangsspanning van het voedings-

apparaat moet men instellen op Du =

Ор het volgende blad is de meetprocedure beschreven.

MEETPROCEDURE .

= Monteer de schakeling volgens fig‚a (zie pag. 16) Linke op Uw paneel.
Plaats de schakeling volgens fig.b аап de rechterkant, Gebruik de

operationele versterker van blok 3,

+15V
(гоо)

int(A)

in2(B)

-15V
—— Verbind de punten A, B en C van schakeling a met de overeenkomstige

punten van schakeling b,

- Neem voor de spanning u (fig.a) ееп sinusvormige spanning van ca, 10 V

(effectieve waarde) frequentie 1000 Hz.

Sluit de voedingsspanningen +15 V en -15 V aan. Verbind de "aarde" van

het voedingsapparaat (zie fig.c) met de "aarde" van de schakeling.

- Tracht eerst het spanningsverschil иль te bepalen door achtereenvolgens
“ac CP “ъс Fe meten en deze meetresultaten van elkaar af te trekken,
Gebruik hierbij een oscilloscoop.

- Is deze meting erg nauwkeurig ?

= Het spanningsverschil Hab direct meten met oscilloscoop lukt niet

omdat:

—
= Meet de uitgangsspanning van de op-amp Ut = у

- Bereken uit dit meetresultaat het spanningsverschil tussen А en В.
Pance) 7

- Maak de oscilloscoop even vrij van aarde en meet Keb direct.

Komt dit resultaat overeen met het vorige ? ja / neen

Merk op dat het oscillogram enigszins wordt vertroebeld door bromsto-

ringen.
- Waarschuwing:
Meetapparaten die uit het net worden gevoed mogen uit veiligheidsover-

wegingen niet vrij van aarde worden gebruikt,

€31.17

SAMENVATTING

С31.

Deze les handelt over de functie mengen,

Mengschakelingen zijn uitgerust met

mengschekeling

meer dan één ingang waaraan men de te
mengen signalen toevoert. Ze hebben
één uitgang waarvan men het meng:

resultaat afneemt.

Onder mengen verstaan we het verwerken van een aantal signalen tot één
mengsignaal waarin de eigenschappen van de oorspronkelijke signalen her-

kenbaar zijn.

De belangrijkste eigenschappen van mengschakelingen zijn:
— de ingangsweerstand van elk van de ingangen
- de uitgangsweerstand

= de overdracht,

In de les zijn een aantal optelschakelingen en aftrekschakelingen aan
de orde geweest. Bij optelschakelingen is de uitgangsspanning evenredig
met de som van de ingangsspanningen. Bij aftrekschakelingen is de uit-

gangsspanning evenredig met het verschil van de twee ingangsspanningen.

Voor het optellen van spanningen kan men gebruik maken van:

— spanninggdelers met weerstanden (passieve optelschakelingen)

= optelversterkers (actieve optelschakelingen).

Bij eerstgenoemde worden de ingangssignalen verzwakt, Bij laatstgenoemde
kan naast optelling tevens versterking plaatsvinden, De operationele ver-

sterker is bijzonder geschikt voor het optellen van spanningen.

Door optelling van twee sinusspanningen met bijna gelijke frequenties
ontstaan "zwevingen", Het aantal zwevingen per seconde is gelijk aan

het frequentieverschil van beide signalen.

De som (resp. het verschil) van twee sinusvormige spanningen met 07932-

lijke frequenties verloopt niet sinusvormig.

Voor het aftrekken van spanningen kan men gebruik maken van:
— een omkeerschakeling met een optelschakeling:

- een verschilversterker.

Voor het bepalen van het verschil tussen twee geaarde. spanningen is een

als verschilversterker geschakelde op-amp bij uitstek geschikt.

Als men de resultaten van twee spanningsmetingen van elkaar aftrekt, kan

dit verschil bijzonder veel afwijken van het werkelijke verschil,

Bij spanningsmetingen tussen twee punten die vrij van aarde liggen ont-

staan gemakkelijk meetfouten t.g.v. stoorsignalen,

“С a TT

OEFENINGEN

І.

optelechaketing
vertragings-
schakeling
De ingangsspanning uj en de u wa if H S EEn Н iil
Heri и
uitgangsspanning u, van een ij 2 A
E: Н
vertragingsschakeling worden Sek t
toegevoerd aan een optel- Е H
schakeling. Н 2. н
H EREET ip Н
- teken hiernaast het ver- uz Dë
loop van u We e Т
Van de optelschakeling ie + E y
EE

bekend dat:

ueh (бир + u)

De spanning Uy wordt toegevoerd aan een oscilloscoop,
= Uit welke delen van het oscillogram kan men de vertragingstijd tussen
kj en u, bepalen ?
Geef dit met dikke lijnen in de door U getekende figuur aan.
Van een aftrekschakeling (verschilversterker) is gegeven dat:
Ki = 5000 Le = Шс)

Uog = zy

Vul in:

Het verschil tussen Шо еп Vac is (e

С31.19

uv) ч i
1 H чү ii

ч
0 i g t
U (V) BENE

D HH

1 иә
KE EE
0 t
uw) SC E SE
H :
+ isr `
0 H
ян Бї

Drie kanteelvormige spanningen и, Da en иу met een topwaarde van 1 V

worden ш.Ь,у, een operationele versterker opgeteld.

— Teken hieronder het verloop van de uitgangsspanning Wu van de op-amp
t.g.v. alleen is 2 t.g.v. alleen и, en Kë t.g.v. alleen из.

- Teken vervolgens het verloop van de totale uitgangsspanning uge

t
Ul
t
02
t
VE
t
U

C31,20

MENGSCHAKELINGEN 11

ENIGE BIJZONDERE MENGSCHAKELINGEN

DE BELANGRIJKSTE PUNTEN UIT DE VOORGAANDE LES.
Ф In de vorige les zijn we gestart met de functie mengen.

© Onder "mengen" verstaan we : het verwerken van twee of meer ingangssigna-
len tot één uitgangssignaal. Het uitgangssignaal bevat kenmerken van de
ingangssignalen. Mengschakelingen zijn dus "kastjes" met meer dan één

ingang en één uitgang.

= de overdracht,

® De volgende mengschakelingen zijn behandeld:
- optelschakelingen

- aftrekschakelingen
WELKE ONDERWERPEN KOMEN IN DEZE LES AAN DE ORDE ?

In deze les gaan we enige mengschakelingen onder de loep пешеп. Achter-

eenvolgens worden behandeld:

= Een frequentie-transformatie-schakeling.
Dit soort schakelingen wordt veelvuldig gebruikt als men een signaal
met een bepaalde frequentie wil "transformeren" tot eenzelfde signaaî
met een willekeurig hogere of lagere frequentie, In alle radio- en
TV-ontvangers komen Één of meer van dergelijke schakelingen voor.

— Poortschakelingen.
Deze schakelingen past men toe in die gevallen waarbij een signaal op
"commando" al of niet moet worden doorgelaten. Toepassingen vindt men
zowel in de analoge techniek als in de digitale techniek,

= Modulatieschakelingen.
Dit zijn schakelingen waarmee AM- resp. FM-signalen worden opgewekt. Dit

gebeurt o.a. іп radio- en TV-zenders.

DE PLAATS VAN MENGSCHAKELINGEN IN EEN ANALOOG SYSTEEM.

Informatie -=
verwerkend—
systeem

Ingangs=
intormatie=
opnemer

Uitgangs-
intorma
weergev

С32.2

DE MENGSCHAKELINGEN DIE BEHANDELD WORDEN

А. Frequentietransformatie-schakelingen.

Frequentie-
transforma:

schakeling

В. Poortschakelingen.

Poort-
schakeling

C. AM-modulator

AM-modulator

D. FM-modulator

u FM- modulator

De frequentie van de uitgangsspanning
и, is gelijk aan de som of het verschil
van de frequenties van de ingangsspan-

ningen и. eat
gen и, епи;

Met behulp van het ene ingangssignaal
(bijv. usg) wordt de schakeling zoda-
nig ingesteld dat het andere ingangs-
signaal u) wél of niet wordt doorge-
laten, De uitgangsspanning Ki bestaat

dus uit delen van Uig:

Het ene ingangssignaal is hoogfrequent
Het andere ingangssignaal is Zaagfre-
quent. De amplitude van de uitgangs-

spanning varieert in het ritme van ug

Ook hier twee ingangssignalen; een
hoogfrequent en een laagfrequent, De
frequentie van de uitgangsspanning va-

rieert in het ritme van U.

C32.3

FREQUENTIE-TRANSFORMATIE ,

OEFENING.

In de elektronica komt het nogal eens voor dat de frequentie van een
signaal naar een hogere of naar een lagere waarde moet worden gebracht.
Als we de frequentie van een signaal met een geheel getal willen verme-
nigvuldigen (bijv. van 10 kHz naar 50 kHz) dan maken we gebruik van fre-
quentievermenigvuldigers. Deze schakelingen hebben we in C22 behandeld.
In dezelfde les hebben we geleerd dat we met deelschakelingen de frequen-
tie van een signaal door een geheel getal kunnen delen (bijv. van 50 Hz
naar 1 Hz). Soms moet de frequentie van een signaal naar een willekeurig
hogere of lagere waarde worden "getransformeerd", bijv. van 10 MHz naar
455 kHz of van 10 MHz naar 10,21 MHz. In deze gevallen gebruikt men zoge-
naamde frequentie-transformatie schakelingen. Dit zijn mengschakelingen
waarbij de frequentie van de uitgangsspanning gelijk is aan de som of

het verschil van de frequenties van de ingangsspanningen.

Siu Hu Frequentie- S de
transforma ВЕ fi Ж fa
u) schakeling óf fa =fi

De frequentie van Hai is gelijk аап 10 MHz, Hoe groot moet men de fre-

quentie van Uig maken opdat de frequentie van DA 455 kHz is ?
Twee waarden: f, = klef óf f, = kHz

Hoe hoog moet men fa kiezen opdat de frequentie van u, 10,21 MHz is ?

EEN TOEPASSING VAN FREQUENTIE-TRANSFORMATIE,

C32,4

Frequentie-transformatie wordt vaak toegepast bij centrale antenne-syste-
men voor T.V, Bij deze systemen moet het antennesignaal meestal over be-
trekkelijk grote afstanden via kabels worden getransporteerd. Dit gaat
altijd gepaard met energieverlies vooral bij zeer hoge frequenties(zie

€29), In de praktijk wordt dit probleem op twee manieren opgelost.

St zeer dure kabel gebruiken die ook bij zeer hoge frequenties weinig
energieverlies veroorzaakt.

- Óf transformatie naar een lagere frequentie toepassen, zodat met goed-

kopere kabel kan worden volstaan.

bijv. 57 MHz
Frequentie-

transformatie

direct bij de antenne distribut

OPDRACHT |: HET METEN AAN EEN FREQUENTIE-TRANSFORMATIESCHAKELING.

= Monteer de volgende schakeling ор Uw paneel. (De werking van deze scha-

keling wordt op blad 7 uitgelegd).

+том
Є SR
2) zeen "get
0,47 uF
DS | СЕ
04TuF
Di rm reen “a
©
“2 5
2) |

С32.5

= Sluit een voedingsspanning van 10У aan,

- Voer een sinusvormige spanning х toe. De frequentie hiervan moet ге-

gelbaar zijn tussen 4 kHz еп 26 kHz.

= Leg ook een sinusvormige spanning Von аап. De frequentie van Uig

instellen ор 20 kHz.
— Meet de uitgangsspanning Hu m.b.v. een oscilloscoop.

= Varieer de frequentie van uiy in de buurt van 26 kHz totdat H sinus-

vormig verloopt. Bepaal de frequentie van и, f= kHz

= Variëer de frequentie van и їп de buurt van 14 kHz totdat и вїпиз-
u

vormig is. Meet opnieuw de frequentie van Hu ZS kHz

Maak de frequentie van Ui, 2 kHz, Varieer de Frequentie van Vi in de

buurt van 4 kHz totdat Ki sinusvormig is. Meet nogmaals de frequentie

Opmerking: De weerstanden van 1,5 kQ aan de ingangen van de schakeling

dienen om te voorkomen dat de spanningsbronnen Ujj en tig

te veel worden belast.

CONCLUSIES UIT OPDRACHT 1

Wij hebben bij de metingen van opdracht 1 het volgende geconstateerd :

Frequentie м.р = 26 a Frequentie и : 26 kHz — 20 klz = 6 kHz
Frequentie и.„ = 20 kHz há

i2
a тена | Frequentie ц : 20 kHz - 14 kHz = 6 kHz
Frequentie и., = 20 kHz K

12
EE een и ВВЕ] Frequentie u, : 2 КН + 4 kHz = 6 kiz
Frequentie u,, = 2 kHz]

Conclusie: de schakeling waaraan we gemeten hebben is een frequentie-
transformator. De frequentie van de uitgangsspanning is ge-
lijk aan de som of het versehil van de frequenties van de

ingangsspanningen.

C32,6

НОЕ WERKT DEZE FREQUENTIE-"TRANSFORMATOR" ?

OEFENING:

De juiste werking van de schakeling is met de ons ter beschikking staande
wiskunde moeilijk uit te leggen. We zullen daarom volstaan met het аап-
tippen van enige belangrijke facetten van de schakeling. Voor de goede

werking van de schakeling moet de transistor

in het kromme deel van de ingangskarakteris-

tiek worden ingesteld. De ingangskarakteris=-

tiek is het meest gebogen bij zeer kleine

basisstromen (zie fig.). Rg is daarom

hoog (1 MQ !), Tijdens het mengen van Vun

en и; ontstaan іп de collectorleiding een

groot aantal sinusvormige stromen met uit-

eenlopende frequenties, Hieronder zijn ook

stromen met de som- en verschilfrequenties

van и. епи.
і і

1 SC:

Met behulp van de parallelresonantiekring
wordt het signaal met de som óf de verschil-
frequenties eruit geselecteerd De frequentie

van de uitgangsspanning и, is in ons geval dus: f kHz
Vergelijk deze Frequentie met de gemeten waarden,

Gegeven: Men wenst een signaal Wij van 10 MHz te transformeren naar
9,8 MHz.
= Hoe hoog moet men de frequentie van uig kiezen ?

Twee waarden zijn mogelijk: fi = MHz

= Op welke frequentie moet de resonantiekring worden afgestemd ?
f = MHZ

C32,7

POORTSCHAKEL INGEN

DE WERKING

OEFENING

C32.8

Нет principe van een poortschakeling

is hiernaast afgebeeld. M.b.v, een
Poort-

ingangsspanning Usa wordt de schake- schakeling

laar 5 geopend resp. geslcten Wë

noemt men de schakelspanning). Bij От

geopende 5 wordt het andere ingangs-

signaal Ui, geblokkeerd; als S ge- и

sloten is wordt Du) doorgelaten.

Voor S gebruikt men een diode of

een transistor.

VAN EEN POORTSCHAKELING,

Hieronder is (fig.a.) een eenvoudige poortschakeling getekend.

l
|
|
|
|

De werking is als volgt:

Toestand 1 (fig. b): KP =0 V (ingang 2 is kortgesloten). In deze situatie
vloeit er een stroom door V2 ya): Punt С is nu via de geleidende V2
verbonden met de (kortgesloten) ingang 2. De uitgangsspanning Tp is dus
DV (aannemende dat Wi = 0.0). In deze toestand verandert niets als we
een zodanige ingangsspanning U, aanleggen dat punt A steeds positief

blijft t.o.v. punt D. Diode VI blijft dan immers steeds "gesperd".

Conclusie: Als Итә = 0 V wordt ГАТ (mits deze positief із) ntet door-
gelaten. De uitgangsspanning is 0 V. (Zie verder het volgende
blad).

Hoe groot wordt U als U, = =5 V ? (De dioden zijn ideaal)

VERVOLG BLAD 6: DE WERKING VAN EEN POORTSCHAKELING .

Ме gaan verder met de werking van de poortschakeling die op blad 6 is
afgebeeld (fig.a). We hebben de toestand besproken waarbij ingang 2 was
kortgesloten (Uiz = 0 V). In deze situatie werd de andere ingangsspanning
Ui door de schakeling geblokkeerd. We gaan nu de situatie bespreken waar-

bij Иру wël wordt doorgelaten (zie fig. с).

Lo en LN zijn positief

Ф Toestand 2 (fig.c)
Up ie kleiner dan Upp en Us
In deze situatie vloeit er een stroom door Vi yr): V2 18 gesperd,
Punt С is nu via de geleidende Vl verbonden met punt А, De uitgangsspan-
ning lp is dus gelijk aan de ingangsspanning Шү,
Conclusie: Als э positief is wordt Un doorgelaten mits WI kleiner
is dan Uy en KÉ

SAMENVATTEND
Als we voor ГАЙ een blokspanning nemen die tussen 0 volt еп een bepaalde
positieve waarde springt, dan wordt U, gedurende her "O"-niveau geblok-
keerd, en gedurende het positieve niveau doorgelaten. Ur moet positief
zijn en kleiner dan Uiz en Kä

OEFENING

Wat verandert er in bovenstaande schakeling als U, groter wordt dan Mi
Antwoord:

2
2

|
|
|
Ё

C32.9

OPDRACHT 2: METINGEN AAN EEN POORTSCHAKELING.

С32.10

~ Monteer de volgende schakeling ор Uw paneel. (Schakeling a links;

schakeling b rechts).

= Schakeling a is een zogenaamde clampechakeling. Deze is in С21 behandeld.
We voeren een sinusvormige spanning met een top-top=waarde van са, 4 V

toe aan de punten P еп R, De frequentie instellen op ongeveer 1 kHz,

Meet de uitgangsspanning Do m.b.v. een oscilloscoop (stand DC).

Schets hiernaast het verloop van u.
U (V) ar

De polariteit van Kä isi

O positief

O positief én negatief

O negatief

- Verbind de uitgang van de clampschakeling met ingang 1 van de poort-
schakeling (fig.b) Sluit ingang 2 kort.

Controleer m.b.v, een oscilloscoop (stand AC) of de sinusvormige span-
ning die tussen Р еп R is toegevoerd, ook ор de uitgang чап de poort-
schakeling verschijnt.

Antwoord:

" Neem de kortsluiting tussen В еп D weg. Sluit een gelijkspanning van

са. 10 V tussen B еп D aan; maak B positief t.o.v. D,

Wordt nu de wisselspanning ит doorgegeven?
Antwoord :

EEN ANDERE POORTSCHAKELING,

Een andere eenvoudige poortschakeling із hieronder afgebeeld (£ig.b).
H

EERE REP

Fig. a Fig. b
We leggen aan ingang 1 de spanning Ha die in fig. a is afgebeeld.

De werking:

ө Toestand 1: ingang 2 kortgesloten (Usp = 0 V).

In deze situatie vloeit er een stroom door |V1 / V2 | ‚ en is de andere

diode gesperd,

Over de weerstand R ontstaat een spanning die overeenkomt met de

ingangsspanning | џаа / а | .

ө Toestand 2: р > apa)

In deze situatie vloeit ег een stroom door › еп is de andere

diode gesperd.

Over de weerstand Г ontstaat een spanning die overeenkomt met de

ingangsspanning | Uad / ља | .

Conclusie:

— Als punt A positiever is dan punt В, dan wordt de spanning van ingang

1 / 2 | doorgegeven.

- Als punt B positiever is dan punt А, dan verschijnt er op de

uitgang de spanning van ingeng

OEFENING U (У)

In bovenstaande schakeling is

Doan = 10 Ven Hen, = #5 ү.

De dioden zijn ideaal.

Schets hiernaast het verloop van

Won: Е

С32.11

EEN POORTSCHAKELING MET DIODEN EN TRANSFORMATORS .

OEFENING:

С32.12

Hieronder із een poortschakeling afgebeeld waarin twee dioden ҮІ еп V2
en twee transformators Т1 en Т2 worden toegepast. Het ene ingangssignaal
uil wordt aan de primaire wikkeling van Tl gelegd, Het andere ingang —
signaal ир) voert men toe tussen de middenaftakkingen van Т1 en Т2. Het

uitgangssignaal и, wordt afgenomen over de secundaire van Т2.

Uit

De werking van de schakeling.

Gemakshalve nemen we aan dat de schakelspanning uig kanteelvormig ver-

loopt. au is bijv, een sinusspanning.

Toestand 1: punt P is positief t.o.v. Q.
In deze situatie zijn zowel Vl als V2 geleidend. Т1 is nu "galvanisch"
verbonden met T2, Het ingangssignaal uig wordt dus via Т1 en T2 doorge-

geven aan de uitgang.

Toestand 2: punt P is negatief t.o.v. 0,
In deze situatie zijn beide dioden gesperd. Ujj Wordt nu door VI en V2
geblokkeerd.

Conclusie: Op de momenten dat P positief is t.o.v. Q wordt uiy doorgelaten;

als P negatief is t.o.v. Q wordt ui geblokkeerd.

In bovenstaande schakeling verlopen Wi Е BE
м., en u., zoals hiernaast is weer- Г: d
il 12 dë +
gegeven. о 1

НЕ
E
Schets het verloop van Du St - HHE
HEEE H
i Н 14
+ DÉI u, Е Т
(U mag hierbij aannemen dat иір geen и 12 Н
fasedraaiing in de schakeling onder- ЕЕЕ zi E
vindt. Verder is gegeven dat uj, vol- „0 ot Е ү
СЕВЕ E
doende groot is om de dioden open en i Е }
Ё EE i EERE
dicht te sturen). o (v)
t

EEN POORTSCHAKELING ALS FASEMETER.

De poortschakeling die op blad 10 is behandeld, kunnen we als fasemeter
gebruiken, Een fasemeter is een meetapparaat waarmee het faseverschil
tussen twee sinusvormige spanningen kan worden bepaald. Hieronder is de
schakeling getekend.

Vi
Ds
А Ty Es Ta с
GEN
a | = draaispoel-
it meter
й P 3 9
Va

De werking van de schakeling:

positieve delen van u еп и, samen-

Pd ab
vallen, ontstaat een uitgangsspanning

zoals hiernaast is afgebeeld. De

draaispoelmeter reageert op de ge-

middelde waarde van KH

г 1
(uitslag: т Penn) Jy

Sue
© Situatie 2: u, in tegenfase и. ШШ

Nu worden alleen de negatieve delen НЕ S

van Up doorgegeven. De uitslag van

de meter is gelijk аап die van si-

tuatie 1; de polariteit is evenwel U

omgekeerd.

@itslag: - + ne

$ Situatie 3: u, 90° uit fase met War ЫН ЕЕЕ

De helft van het positieve deel en de Sadi : х
2 -

helft van het negatieve deel уап Up

komen op de uitgang terecht (zie fig.)

De gemiddelde waarde van usd is dan

nul (meteruitslag: 0),

С32.13

OEFENING
Veronderstel dat de nulstand van de gebruikte draaispoelmeter іп het
midden ligt. Waar ligt op de schaal 0°, 90° еп 180° ?

AMPLITUDE MODULATIE.

We weten dat bij het draadloos overbrengen van spraak, muziek, afbeel-
dingen en teksten gebruik gemaakt wordt van amplitude-gemoduleerde (AM)-
en frequentie-gemoduleerde (FM)-signalen. Aan de zendzijde worden de LF-
signalen zodanig іп een HF-draaggolf verwerkt dat de LF-informatie behou-
den blijft, Deze bewerking moemt men moduleren, Aan de ontvangzijde
wordt de LF-informatie weer gescheiden van de draaggolf. Dit noemt men

detecteren, Detectieschakelingen zijn іп 022 besproken.

C32,14

In een modulator voor АМ (een AM-modulator) wordt de LF-spanning op een
zodanige wijze met de draaggolf "gemengd" dat de amplitude van het HF-

uitgangssignaal varieert in het ritme van het LF-signaal.

и
if t
AM-modulator
hg
U (v)
OEFENING
u
1" t
Optelschakel ing
u

= Schets het verloop van de uitgangsspanning u

= Is u, een AM-signaal ?

Is het HF-signaal zoals U dat hebt geschetst geschikt om de LF-infor-

matie draadloos over te brengen ?

Geef toelichting op Uw antwoord.

032.15

AM-MODULATORS ,
Er zijn vele mogelijkheden ош ееп AM-signaal te verkrijgen, De volgende

methode wordt in de praktijk vaak toegepast,

De HF-draaggolf wordt toegevoerd aan een versterkertrap waarvan de ver-
sterking A, wordt beïnvloed door het LF-signaal, Op de momenten dat het
LF-signaal bijv, maximaal positief is, is de versterking groot, waardoor
de amplitude van de HF-uitgangsspenning ook groot wordt. Op de momenten
dat het LF-signaal maximaal negatief is, gebeurt het omgekeerde.

Hieronder is een AM-modulatieschakeling getekend, In het ritme van Hie
verandert de instelspanning Jr van de transistor, In hetzelfde ritme
varieert dan de steilheid S en dus ook de versterking S.R с Over Ro ont-

Staat dan een AM-signaal met KI als draaggolf.

T Т
sl tyl
я!
"e
D D
|
“
Wi
Ko % `` Wee (V) 05

8 = helling grafiek
OEFENING

In bovenstaande schakeling is Ze = 1 Kl, De steilheid van de transistor

varieert van 40 mA/V naar 80 mA/V onder invloed van Wigs Map = 10W.

o { i 2 =
ETE gn)
- Koe groot is de minimale u ? О. =
u u(min)

С32.16

FREQUENTIEMODULATIE,

Op het voorgaande blad hebben we gezien hoe AM-signalen worden verkregen.
Bij het draadloos overbrengen van LF-informatie (bijv. muziek) wordt ook
vaak gebruik gemaakt van frequentie=gemoduleerde signalen(FM). In de
zender wordt de LF-informatie zodanig mèt de HF-golf "gemengd" dat de
frequentie van de draaggolf varieert in het ritme van het LF-signaal. De
schakeling waarin dit tot stand komt noemt men een FM-modulator.

dit t Int
$ о
u WI о |
| d t ED

In de FM-ontvanger wordt de LF-informatie weer gescheiden van de
draaggolf, Dit is behandeld in C22,

VOOR- EN NADELEN VAN FM t.o.v. АМ.

Met FM kan men kwalitatief betere resultaten bereiken dan met AM doordat
bij FM minder last van storingen worden ondervonden. Tijdens het over-
brengen van informatie van zender naar ontvanger wordt het gemoduleerde
signaal beïnvloed door zogenaamde atmosferische storingen (bijv. ontla-
dingen door bliksem). Deze storingen openbaren zich als amplitude-pieken
op de draaggolf. Bij AM, waar de gewenste informatie ook in de amplitude
is verwerkt, із scheiding van storing en gewenste informatie dus niet
mogelijk. Bij FM kan in de ontvanger de storing met een clipschakeling
(zie С21) worden "weggeknipt" terwijl de gewenste informatie gehandhaafd

blijft.

mét storing— na begrenzing en versterkin

clipschakeling

oE. met

versterker

€32.17

C32,18

Ondanks de geringe stoorgevoeligheid van FM wordt toch ook nog steeds AM
toegepast. De reden hiervan is dat voor FM een veel groter frequentie-
gebied nodig is dan voor AM wil eerder genoemd voordeel optreden. Een
FM-zender neemt bij muziekoverdracht een frequentiegebied van ca. 200 kHz
in beslag; een AM-zender slechts са. 10 kHz. Het middengolfgebied loopt van
500 kHz tot 1500 kHz. Hierin zouden slechts 5 FM-zenders werkzaam kunnen
zijn. In dit gebied kunnen daarentegen ca. 100 AM-zenders worden onderge-
bracht, FM ів wel geschikt bij hoge draaggolffrequenties. In de FM-band
tussen 87 MHz en 104 MHz zitten meer dan 60 FM-zenders.

EEN PRAKTISCHE FM-MODULATOR.

Hieronder is het vereenvoudigde principeschema van een FM-madulator

afgebeeld.

HF- Шак | SÉ 1
Te ge LJ zx

ши)

—0- о
LS onbilistorkeiag

We gaan eerst na hoe de schakeling werkt als er geen LF-spanning Doc)

wordt toegevoerd.

De LC-kring en de capaciteitsdiode V maken deel uit van еёп HF-oscilla-
tor waarmee de draaggolf Ure wordt opgewekt. De diode is in sperrichting
geschakeld door middel van de batterij B. De capaciteit van ve) wordt
dus bepaald door de grootte van de batterijspanning. We hebben eerder in

deze cursus geleerd dat de frequentie van een LC-ostillator gelijk is aan:

f
ose or yic

Bij deze oscillator is de frequentie van de opgewekte draaggolf dus:

1
E en
draaggolf 2т VEC + С) e С)

Als L = 1 HH en C + Cy = 10 pF, dan is de frequentie van Upp ongeveer:

fe? з

Wat gebeurt er als we via de weerstand Ё een LF-spanning u) toevoeren ?

Ten gevolge van мү, Zal de anode van de diode afwisselend positiever en
negatiever worden, De amplitude van йүү is evenwel kleiner dan de batte-
rijspanning zodat V steeds gesperd blijft. De diode-sperspanning (en dus

ook de capaciteit van V) varieren dus in het ritme van de LF-spanning.

Als de sperspanning toeneemt wordt Cu kleiner/groter . De oscilleer-
frequentie wordt dan hoger/lager .

Als de sperspanning afneemt wordt De kleiner/groter | … De oscilleer-

frequentie wordt dan | hoger/lager x

Op deze wijze ontstaat er over de oscillatorkring een spanning waarvan de

frequentie varieert in het ritme van de LF-spanning. De grootte van de

frequentiezwaai wordt bepaald door de amplitude van u Over de kring

1”
staat dus een FM-signaal. De weerstand R dient om te voorkomen dat de

LC-kring via de u p bron wordt kortgesloten.

C32.19

SAMENVATTING.

® In deze les zijn de volgende mengschakelingen aan de orde geweest:
- een frequentietransformatie-schakeling.
= poortschakelingen
- een AM-modulator

= een FM-modulator

e Een frequentietransformatie=schakeling gebruikt men als de frequentie van
een signaal naar een willekeurig hogere of lagere waarde moet worden ge-
bracht, Men maakt dan gebruik van een Ze signaal dat met het oorspronke-
lijke signaal wordt gemengd. Het resultaat is, dat er een uitgangsspanning
ontstaat waarvan de frequentie gelijk is aan de som of het verschil

van de frequenties van de ingangssignalen.

Ingangssignalen: u,

il met de frequentie Р

и; met de frequentie fz
Uitgangssignaal: u, met de frequentie Gify) óf Ffy) óf Gf).
® Met behulp van een poortschakeling wordt een gegeven signaal naar wens
wél of niet doorgelaten. Dit gebeurt d.m.v. een 2e signaal (de zogenaamde

schakelspanning) die de mengschakeling al of niet blokkeert. We hebben
als praktische toepassing een fasemeter behandeld,

Ingangssignalen: ui

uiz (de schakelspanning)
Uitgangssignaal: ua bestaande uit delen van uiy (wélke delen wordt be-

paald door uia) `

Ф Een modulatieschakeling moduleert een LF-signaal op een HF-draaggolf.

Dit gebeurt o.a. in een radio- en TV-zender.

Bij een amplitude-modulator wordt het LF-signaal in de amplitude

van de draaggolf verwerkt.
Ingangssignalen: Hg (draaggolf)

йү (de informatie)
Uitgangssignaal: Ham (4.1. een HF-signaal waarvan de amplitude varieert

met de frequentie van нү.

Bij een frequentie-modulator vindt een zodanige menging plaats dat het

LF-signaal tot uiting komt in de frequentie van de draaggolf,

Ingangssignalen: Шр (draaggolf)
ug (de informatie)
Uitgangssignaal: Un (d.i. een HF-signaal waarvan de frequentie varieert
in het ritme van Wuel:

C32,20

OEFENINGEN:

1. Dit is het blokschema van een LF-generator.

sinusoscillator 1

бо = 100 kHz

mengschakeling filter
doorlaatgebied:
ez 0 t/m 20 kHz

tor

sinusoscilletor 2

Le = 80-100 kHz

Oscillator 1 is op een vaste frequentie foi = 100 kHz ingesteld.
Oscillator 2 is regelbaar tussen foa = 80 tot 100 kHz.

Deze twee signalen worden in een frequentietransformatie-schakeling
gemengd.

Een filter laat het gewenste frequentiegebied 0 t/m 20 kHz door. Een

versterker zorgt voor de gewenste amplitude van de uitgangsspanning kr
= Hoe hoog is de frequentie van Ki bij Le = 80 kHz?

Fa = kHz

- Hoe hoog is de frequentie van Du bij For = 100 kHz?
dan” klz

- Hoe groot is het frequentiebereik van de LF-generator ?

Go "ie"

Bij deze generator kan men zonder omschakeling van weerstanden conden-
sators of spoelen een groot frequentiegebied bestrijken. Dit is bij ande-
re typen LF-generators (zoals RC-oscillators) niet mogelijk (zie С16).
Het nadeel van dit soort LF-generators is evenwel dat de frequentie-
stabiliteit van de uitgangsspanning gering is. Dit zult U merken bij het
juiste beantwoorden van de volgende vragen.
- Hoe hoog is de frequentie van Ha bij Foz = 99 kHz?

DEE kHz

Hoeveel verandert de frequentie van и, als de frequentie Fai 12 hoger

wordt ?

С32.21

С32.22

2. Aan de ene ingang van de poortschakeling volgens fig.b wordt ееп span-
ning aangesloten waarvan het verloop in fig.a is afgebeeld. De andere
ingang van de poortschakeling wordt achtereenvolgens kortgesloten

ap = 0 V) en verbonden met een negatieve spanning (lap =- 10 У),

А
в ©
Int
In 2 R Uit
Fig. а К 5
Fig. b
U (V)
= Schets hiernaast het verloop
van de uitgangsspanning en
bij Шр = 0 У, (de dioden zijn
ideaal).
= Teken іп dezelfde figuur het Е

verloop van Up bij ap = -10 у.

Hieronder is het schema van een FM-modulator getekend,

Oscillator
fm

D:
WW
A
oscillatorkring
Van deze schakeling is bekend:
-= Bij ug” 0 : de diodecapaciteit Cy = 40 pF,
fose = 1 MHz, (C = 20 pF).

- Als Aus wordt aangesloten varieert Cy van 10 pF naar 100 pF.
Gevraagd:

= Hoe hoog is de maximale oscilleerfrequentie ? Хах E Tal

- Hoe hoog is de minimale oscilleerfrequentie ? Lein = He]

к у

SYSTEMEN І

MEETSYSTEMEN

KORTE TERUGBLIK

We zijn gekomen aan de afsluiting van het deel analoge schakelingen.

We hebben gezien dat bij de analoge verwerking van elektronische informa-
tie gebruik gemaakt wordt van een beperkt aantal functies. De belangrijkste
hiervan hebben we behandeld.

Het zijn de functies:

= Versterken. - Opnemen,

- Verzwakken. - Weergeven.

— Oscilleren. - Vertragen en onthouden.
= Voeden. - Transporteren.

- Omvormen. — Mengen.

Ook hebben we een groot aantal elektronische schakelingen besproken, waar-

mee deze functies verwezenlijkt kunnen worden,

WAT IN DEZE LES AAN DE ORDE KOMT.

In de voorgaande lessen werden bovengenoemde functies afzonderlijk bekeken.
In de twee lessen die nu volgen nemen we combinaties van functies onder de
loep. Een samenstel van schakelingen waarmee zo'n combinatie van functies
verwezenlijkt wordt, noemen we een elektronisch systeem, Met de kennis uit
voorgaande lessen moet u in staat zijn de werking van eenvoudige analoge
systemen te begrijpen.

In deze eerste systeemles bespreken we een aantal gangbare analoge meet-

systemen (elektronische meetapparaten).

C33. 1

033.2

We behandelen achtereenvolgens de opbouw van:

= Een
— Een
- Een

— Een

versterkervoltmeter voor wisselspanning.
versterkervoltmeter voor gelijkspanning.
versterkervoltmeter voor gelijk- ёп wisselspanning.
frequentiemeter,

fasemeter.

oscilloscoop.

Genoemde meetsystemen zijn opgebouwd uit de delen informatieverwerking,

informatieweergeving en voeding. Het blok informatie-opneming is hier niet

van toepassing; het ingangssignaal van het meetsysteem is de te meten span-

i М

ning.

Informat
verwerkend=
systeem

Uitgangs-
informatie=
weergever

Іпдапоз ~
informatie —
opnemer

DE GROEPEN VAN SCHAKELINGEN DIE IN ANALOGE SYSTEMEN VOORKOMEN

In versterker- Uit

schakeling

verzwakker-

scnakeling

oscillator-

schakeling

voedings-

schakeling

omvorm=

schakeling

opneem-

schakeling

weergeeft-

schakeling

transport-

schakeling

geheugen-

schakeling

meng-

schakeling

Het uitgangsvermogen is groter dan het

ingangsvermogen.

De uitgangsspanning is kleiner dan de

ingangsspanning.

Aan de uitgang is een wisselspanning be-
schikbaar, zonder dat er aan de schakeling

een wisselspanning wordt toegevoerd.

Aan de uitgang is een gelijkspanning be-
schikbaar, die afkomstig kan zijn van
chemische energie (accu of batterij) óf

afgeleid is van de netspanning.

De vorm en/of frequentie van de uitgangs-
spanning komt niet overeen met die van de

ingangsspanning.

De elektrische uitgangsinformatie is even-
redig met de niet-elektrische ingangs-

informatie.

De niet-elektrische uitgangsinformatie
is evenredig met de elektrische ingangs-

informatie,

De verbinding tussen de ingang en de uit-

gang is "elektrisch lang".

Het uitgangssignaal is enige tijd ná het
toevoeren van het ingangssignaal beschik-

baar.

De uitgangsspanning bevat kenmerken van

alle ingangsspanningen.

OPMERKING: In bijna elk elektronisch systeem komt een voedingsblok voor.

Om niet telkens in herhaling te vallen, laten we dit blok in de

navolgende systemen weg.

C33.3

DE VERSTERKERVOLTMETER

С33.4

Voor het meten van kleine spanningen, vooral wisselspanningen, zijn volt-
meters zonder versterker meestal ongeschikt. Bij dergelijke meters is de
gevoeligheid gering en de ingangsveerstand laag. Dit zijn voor een volt-

meter ongunstige eigenschappen,

= Van uw niet-elektronische universeelmeter is het laagste wisselspannings-

- In dit meetbereik is de ingangsweerstand:

bereik:

De eigenschappen van een voltmeter mét versterker (een zogenaamde verster-
kervoltmeter) zijn aanzienlijk beter.

- Van uw elektronische universeelmeter ів het laagste meetbereik:

eff

- In dit meetbereik is de ingangsweerstand:

Waarom de eigenschappen van een versterkervoltmeter (fig. b) gunstiger

zijn dan die van een niet-elektronische voltmeter (fig. а).

D
draaispoelmeter

Fig.a

е De gevoeligheid.
De "kale" draaispoelmeter heeft voor volle wijzeruitslag een spanning
nodig van bijv. 100 mV (dit is een vrij normale waarde).
De versterker heeft een versterking van bijv. 100 х.
Aan de ingang van de versterker is dan slechts 1 mV nodig om volle wij-
zeruitslag van de draaispoelmeter te verkrijgen.
De gevoeligheid van de versterkervoltmeter is in dit geval een factor

100 groter dan die van de "kale" draaispoelmeter.

ө De ingangeweeretand.
De ingangsweerstand van een "kale" draaispoelmeter is laag (bijv. 1 k2)
voor ееп 100 mV-instrument).
De ingangsweerstand van een versterkervoltmeter wordt echter bepaald
door de ingangsweerstand van de versterker, die veel hoger kan zijn,
bijv. 1 MQ.
In dit geval is de ingangsweerstand van de versterkervoltmeter 1000 x

groter dan die van de "kale" draaispoelmeter.

Enkele bezwaren van de versterkervoltmeter zijn:

- Hogere prijs en gewicht.

- Er is een voeding nodig voor de versterker.

- Door zijn gecompliceerdheid is de kans op storing groter.

- De nauwkeurigheid wordt niet alleen bepaald door de eigenschappen van de
draaispoelmeter maar bovendien door die van de versterker.

De nauwkeurigheid is dus minder.

VERSTERKERVOLTMETERS VOOR WISSELSPANNING

Dit type versterkervoltmeter is alleen te gebruiken voor het meten van de

effectieve waarde van sinugvormmige wisselspanningen.

versterker
voor
wisselspanning

meetbe

iken- draaispoolmeter
schakelaar

OPBOUW VAN HET BLOKSCHEMA

in een wijzeruitslag (blok 4).

С33.5

spanning, moet er een AC-DC-omvormer aan vooraf gaan (blok 8)

wisselspanning, is de versterker een wisselspanningsversterker (blok 2).

Als de versterking zo groot is dat een spanning van bijv. 1 шу ор de in-
gang van de versterker, volle meteruitslag geeft, dan zegt men:

“Deze versterkervoltmeter heeft een gevoeligheid van 1 шу".

Ф Hoewel de versterking een vaste waarde heeft, wil men met zo'n voltmeter

ook hogere wisselspanningen kunnen meten dan 1 mV,
Men gebruikt dan de verzwakker van blok 1.

Deze verzwakker heeft een stappenschakelaar, waarmee een bepaalde ver-
zwakking van het ingangssignaal gekozen kan worden.

De stappenschakelaar fungeert als meetbereiken-schakelaar.

In ons voorbeeld із ег in de stand "1 шу" géén verzwakking.

In de stand "3 mV" wordt de ingangsspanning een factor 3 verzwakt voor-
dat deze aan de ingang van de versterker wordt toegevoerd.

In de stand "10 mV" is de verzwakking 10 х, bij "30 mV" 30 х, enz.

In plaats van de stappen 1 - 3 - 10 – 30 - 100 mV enz., komt men ook

wel andere reeksen tegen.

EIGENSCHAPPEN

C33.6

Van deze versterkervoltmeters kan men globaal de volgende eigenschappen

verwachten:

= Gevoeligheid 1 1 mV voor volle meteruitslag.
= Frequentiegebied: 1 Hz tot 10 MHz,
— Ingangsweerstand: 1 à 10 MO.

OPMERKING:
De meterschaal van wisselspanningsmeters is zo geijkt dat de afgelezen
spanningswaarde overeenkomt met de effectieve waarde van de stnusvormige
wisselspanning op de ingang. Een wisselspanningsmeter is daarom onge-
schikt voor het meten van niet-sinusvormige spanningen, bijv. blokspan-
ningen. Zelfs bij het meten van vervormde sinusvormige spanningen treedt

een meetfout op.

VERSTERKERVOLTMETERS VOOR GELIJKSPANNING

Dit type versterkervoltmeter is alleen geschikt voor het meten van ge-

lijkspanningen.

versterker
voor

filter) wisselspanning

meetbereiken-
schakelaar

omvormer weergever

AC—> DC
M

OPBOUW VAN HET BLOKSCHEMA

Ф Bij de bespreking van de functie "versterken" hebben we gezien dat het
niet eenvoudig is kleine gelijkspanningen m.b.v. een gelijkspannings-
versterker te versterken (С7). Daarom maakt men in gevoelige gelijk-

spanningsmeters gebruik van een wieselspanningevereterker (blok 4).

е Dit betekent dat de te meten gelijkspanning eerst omgevormd moet worden
tot een wisselspanning.

Hiervoor dient de DC-AC-omvormer (blok 3).

ө De versterkte wisselspanning wordt weer omgevormd tot een gelijkspanning
door middel van een AC-DC-omvormer (blok 5).

е De draaispoelmeter zet deze gelijkspanning om in een wijzeruitslag en

fungeert dus als weergever (blok 6).

@ De wisselspanningsversterker heeft een vaste versterking.
Om het meten van grote gelijkspanningen mogelijk te maken, is aan de
ingang een verzwakker geplaatst (blok |).
Met deze stappen-verzwakker kan het gewenste meetbereik gekozen worden

door de ingangsspanning een bepaald aantal malen te verzwakken.

С33.7

© Eventuele wisselspanningen die samen met de te meten gelijkspanning op
de ingang staan, mogen niet op de ingang van de wisselspanningsversterker
terecht komen. Ze zouden de meteruitslag beïnvloeden. Tussen de ver-
zwakker en de DC-AC-omvormer bevindt zich een filter dat de gelijkspan-
ning doorlâat, maar eventuele wisselspanningen sterk verzwakt.
Deze schakeling is in wezen een Laagdoorlatend filter (blok 2).

EIGENSCHAPPEN

Gangbare gelijkspänningsmeters van dit type hebben globaal de volgende

eigenschappen:
= Gevoeligheid 1 10 ру voor volle wijzeruitslag.
- Ingangsweerstand: 10 а 1000 MQ.
OEFENING
De meetbereiken van bovengenoemde versterkervoltmeter zijn bijv.:
10 uv – 30 ue 100 UV - 300 иу................... 300 У.

- Hoeveel maal verzwakt blok 1 in de stand "300 шу"?

С33.8

VERSTERKERVOLTMETERS VOOR GELIJK- EN WISSELSPANNING

Dit type versterkervoltmeters is zo geconstrueerd dat men er zowel ge-
lijkspanning als wisselspanning mee kan meten.
Deze voltmeter komt in twee principiëel verschillende uitvoeringen voor.

Van beide uitvoeringen bespreken we het blokschema.

UITVOERING 1

versterker weergever

©.

voor

gelijkspanning

meetbereiken—

schake,

OPBOUW VAN HET BLOKSCHEMA

Ф Deze versterkervoltmeter is іп wezen ееп gelijkspenningsmeter, met aan
de ingang een AC-DC-omvormer om óók het meten van wisselspanningen mo-
gelijk te maken (blok 1).

è Zowel bij het meten van gelijkspanning (S in stand 1) als bij het meten
van wisselspanning (S in stand 2) komt er dus gelijkspanning op de in-
gang van de vermwakker (blok 2).

ө De al of niet, m.b.v. de meetbereikenschakelaar, verzwakte gelijkspan-

ning wordt versterkt іп een gelijkepanmingsvereterker (blok 3).

ө De versterkte gelijkspanning kan rechtstreeks toegevoerd worden aan een

draaispoelmeter die als weergever dienst doet (blok 4).

Het gebruik van een gelijkspannings-versterker brengt met zich mee dat dit
soort meetapparaten nogal ongevoelig is. Bij het meten van wisselspanningen
wordt de gevoeligheid nog extra beperkt door de diode-gelijkrichter die

de functie van AC-DC-omvormer vervult. Een diode begint immers pas bij

spanningen boven са. 0,5 V goed te geleiden.

С33.9

Deze voltmeter is echter bijzonder geschikt voor het meten van wisselspan-
ningen met zeer hoge frequenties.

Dit is te danken. аап het feit dat er geen wisselspanningsversterking plaats-
vindt; het frequentiegebied van een wisselspanningsversterker is immers
beperkt. Door bovendien de AC > DO-omvormer in een meetkop te brengen, wor-
den lange meetleidingen voor wisselspanning vermeden. Op de verbindings-
kabel tussen de meetkop en het meetapparaat staat nu uitsluitend gelijk-

spanning.

Een dergelijke meter noemt men геп "diode-voltmeter" omdat de AC + DC-

omvormer uit een diode-gelijkrichter bestaat.

De eigenschappen van ееп diode-voltmeter zijn globaal:

- Gevoeligheid voor wisselspanningen: 1 V voor volle wijzeruitslag.
- Gevoeligheid voor gelijkspanningen: 100 mV voor volle wijzeruitslag.
- Frequentiegebied : 50 Hz tot 100 а 300 MHz.

= Ingangsweerstand $ та 10 MQ,

VERSTERKERVOLTMETERS VOOR GELIJK- EN WISSELSPANNING

UITVOERING II

verzwakker
Choegdoorlatend
filter)

4 5 6
versterker Ar omvormer | === | weergever
voor gelijk- en AC —> DC

wisselspanning (DC DC) ES
м

vorzwakker
Claagdoorlatend
filten

meetbereiken=- “DC”
schakelaar

OPBOUW VAN HET BLOKSCHEMA

De opbouw van deze versterkervoltmeter is zodanig dat gelijk- en wissel-
spanningen op dezelfde manier verwerkt worden (blok 1, 4, 5 en 6). Bij

het meten van gelijkspanningen worden eventuele wisselspanningen sterk ver-
zwakt (blok 3).

Bij het meten van wisselspanningen worden eventuele gelijkspanningen ge-
blokkeerd (blok 2).

C33. 10

OEFENING

е De te meten wissel- óf gelijkspanning wordt indien nodig verzwakt door
de ingangs-verzwakker (blok 1); dit is de meetbereiken-schakelaar,

Ф In de stand "АС" van de keuzeschakelaar $ wordt de te meten wisselspan-
ning toegevoerd aan een filter dat eventuele gelijkspanningen blokkeert
en de wisselspanning doorlaat.

In wezen is deze schakeling een hoogdoorlatend filter,

Ф In de stand "DC" van de keuzeschakelaar wordt de te meten gelijkspanning
toegevoerd aan een filter dat eventuele wisselspanningen sterk verzwakt
en de gelijkspanning doorlaat. Deze schakeling is een Zaagdoorlatend
filter.

Ф De wissel- óf gelijkspanning wordt daarna versterkt in een versterker
voor gelijk- ёп wisselspanning, bijv. een ОР-АМР (blok 4).

Ф Versterkte wisselspanningen worden tot een gelijkspanning omgevormd
door een AC-DC-omvormer (blok 5). Deze omvormer moet van een zodanig

type zijn, dat versterkte gelijkspanningen zonder meer doorgelaten worden.

Deze uitvoering ІІ is in vergelijking met de reeds besproken uitvoering I
iets gevoeliger voor wieselepanningen.
Omdat hier wisselspanningsversterking plaatsvindt, is het frequentiegebied

waarin deze voltmeter bruikbaar is veel kleiner.

Bij voltmeters in deze uitvoering mag men rekenen op de volgende eigenschap-

pen:

- Gevoeligheid voor gelijk- en wisselspanning: 100 пу voor volle uitslag.
- Frequentiegebied 1 25 Hz tot 25 kHz.

- Ingangsweerstand i та юм.

o- — —
Teken een schakeling die gelijkspan-

ning blokkeert en wisselspanning door- тя uit
laat.

PRINCIPESCHEMA VAN EEN VERSTERKERVOLTMETER VOOR "АС" ÉN "рс"

À. GESCHAKELD ALS GELIJKSPANNINGSMETER

IKV, 300v oov 30У 10у зу зу озу Dm
sle 5 і з 2 1 И 177 16

Bovenstaande principeschema's behoren bij
de "i
naast is afgebeeld.

ektronische V=A-Q meter", die hier-

Behalve gelijk- en wisselspanning kan men
met deze meter óók weerstand, gelijkstroom
en wisselstroom meten. De twee principe-
schema's geven alleen de schakelingen voor

spanningsmeting.

OEFENINGEN

ie De versterkervoltmeter waarvan op blad 12 het principeschema is getekend,

voldoet aan het blokschema van:

uitvoering І / uitvoering 11
blad 9 blad 10

2. ө Noem de functies van de blokken 1 t/m 1 У,
- zowel voor geval A (bij het meten van gelijkspanning),

- als voor geval B (bij het meten van wisselspanning).

Ф Geef aan of die functie in dát geval geldt voor АС of voor DC,

Functie

3. BLOK Ib.
Waarvoor dienen de condensators, die parallel geschakeld zijn аап de

weerstanden van de verzwakker?

| |

4. BLOK IV a en IV b.
ө Schets het verloop van de spanning over de draaispoelmeter Ml als de
ingang van het apparaat achtereenvolgens wordt toegevoerd:
- een positieve gelijkspanning,
= een negatieve gelijkspanning,

— een sinusvormige wisselspanning.

и U A u
Ы Ui d “м Uy
o t о t o t
U, positief U, negatief ER sinusvormig

С33.13

H Ss hetzelfde voor EE м2.

= 1 j=

U; positief Wi negatief и; Sinusvormig

EEN DIRECT-AANWIJZENDE FREQUENTIEMETER

versterker omvormer 1
voor

) [wisselspanning impulsvormer

omvormer 2 omvormer 3 omzetter
differentiator clipper e
M
аш „ы

е De wijzeruitslag van de meter mag

OPBOUW VAN HET BLOKSCHEMA

uitsluitend worden bepaald door de

frequentie van het ingangssignaal,

en mag niet beïnvloed worden door

de amplitude of de vorm van dit

signaal.

Daarom wordt het ingangssignaal

omgevormd tot een "eenheids"-

blokspanning, d.m.v. omvormer І
(blok 2),

De amplitude van deze blokspanning jii 2 ИНН

is steeds even groot, onafhankelijk ЕЧ

van de amplitude еп de vorm van u FE

De frequentie is echter gelijk aan El

die van het ingangssignaal, EE

Omvormer І is een {mpulsvormer HEEE

waarvoor meestal een Schmitt-trigger

gebruikt wordt (zie eventueel С21).

С33.14

Een Schmitt-trigger kan alleen werken als het ingangssignaal
voldoende groot is. Het ingangssignaal wordt daarom eerst versterkt

in een versterken (blok 1).

De "eenheids"-blokspanning wordt omgevormd tot positieve en negatieve

spanningspieken, d.m.v, omvormer II (blok 3).

Dit is ееп differentiator, die de vóöórflanken van de blokspanning om-
vormt tot positieve spanningspieken, en de achterflanken tot negatieve
pieken.

Dankzij de "eenheids'-blokspanning zijn de spanningspieken binnen een

bepaald frequentiegebied steeds gelijk van vorm en grootte.

De negatieve pieken worden verwijderd door omvormer LIL (blok 4).
Dit is een clip-schakeling die de negatieve pieken "wegknipt".

De positieve spanningspieken worden door een draaispoelmeter omgezet

in een wijzeruitslag (blok 5).

Elke periode van het ingangssignaal и heeft één positieve piek tot ge-
volg. De draaispoelmeter reageert op de gemiddelde waarde van de span-
ningspieken (Осем:
dus naarmate de frequentie van E hoger is, wordt de gemiddelde span-

). Naarmate het aantal pieken per seconde groter is,

ning voor de meter groter en slaat de meter verder uit. Verdubbelt bijv.
de frequentie van Us dan wordt het aantal pieken per seconde tweemaal

zo groot en de gemiddelde spanning op de meter eveneens, De meter slaat
een factor 2 verder uit. De wijzeruitslag is evenredig met de Frequentie

van het ingangssignaal ue

С33.15

PRINCIPESCHEMA VAN EEN DIRECT-AANWIJZENDE FREQUENTIEMETER

OEFENINGEN
Bovenstaand schema is opgebouwd volgens het blokschema van blad 14.

1. Noem de functie van de blokken А t/m Е.

Beschouw meter M hier als een

weerstand,

2, Blok B

Hoeveel stabiele toestanden heeft de Schmitt-trigger?
ean/twae/geen

3. Blok С, D en E
Alleen de positieve spanningspieken van het gedifferentieerde signaal
mogen een stroom door de draaispoelmeter veroorzaken.
Voor de negatieve pieken vormt de diode v een "kortsluiting", die paral-

lel aan de meter staat.

C33, 16

Omdat echter over een geleidende diode een spanning van ca. 0,6 V staat,
zou er tijdens de negatieve pieken toch een kleine stroom in tegengestel-
de richting door de meter vloeien.

Om dit te voorkomen is diode V, іп serie met de meter geschakeld.

De condensator С. wordt telkens

Waar bevindt zich in het schema de "+" van de meter М?

EEN DIRECT AANWIJZENDE FASEMETER

versterker omvormer

<e >

mengschakeling| omvormer

optellen)

versterker omvormer

Ht
4

С33.17

OPBOUW VAN HET BLOKSCHEMA

ө De uitslag van de meter М (blok 7) mag uitsluitend worden bepaald

door het faseverschil tussen de sinusvormige ingangsspanningen и, en
ид. De amplituden van de ingangsspanningen mogen geen invloed hebben
op de meteruitslag.

Daarom wordt elk van de sinusspanningen omgevormd tot een blokvormige
spanning met een constante amplitude (blokken 3 en 4), maar met behoud

van de fase (zie de afbeeldingen op blad 19).

Voor een goede werking van de omvormers moeten de sinusspanningen vol-

doende groot zijn. Hiervoor zorgen de versterkers van de blokken | en 2.

De blokspanningen илр еп идә worden in een mengschakeling opgeteld
(blok 5), en gelijkgericht (blok 6).
De resultaten ziet u op blad 19,

Als Uig en Uig in fase zijn ontstaat een pulserende gelijkspanning die
een maximale meteruitslag veroorzaakt,

De gemiddelde waarde is gehalveerd bij een faseverschil van 90° tussen
“| ON

Bij 180° faseverschil is de uitgangsspanning van de optelschakeling nul.

Er ís dan geen meteruitslag.

EIGENSCHAPPEN
- Gevoeligheid Lag
— Frequentiebereik: 10 Hz ~ 1 MHz
= Ingangsweerstand: 1 - 10 MQ
OEFENING

C33. 18

Hieronder is het schaalkarakter van de meter M weergegeven.

Plaats de juiste getallen bij de deelstrepen.

e nd

TOELICHTING OP HET SYSTEEM VAN BLAD D 18

Faseverschil tussen u,, en и,
il 12

Aar

Wai |

y
rf
|

DE OSCILLOSCOOP
Tijdens deze cursus hebt u veelvuldig gebruik gemaakt van de oscilloscoop.
U hebt gemerkt dat het een veelzijdig meetapparaat 1з.
Men kan er zowel gelijk- als wisselspanning mee meten, ббк niet-sinus-
vormige wisselspanningen.
Bovendien is het mogelijk tijden te meten: periodetijd, impulsduur, vertra-

gingstijd, enz.

In het verloop van deze cursus is het blokschema van de oscilloscoop reeds
aan de orde geweest.
We beperken ons hier tot een korte samenvatting van de werking en bekijken

daarna een deel van de oscilloscoop wat nauwkeuriger.

VEREENVOUDIGD BLOKSCHEMA

Het inwendige van een oscilloscoop Кап men іп de volgende hoofdblokken ver-
delen:
De eZektronenstraalbuis.

Het Y-kanaal.

Het Х-Капааї.
е De tijdbasts.

elektronenstraalbuis

elektronenkanon

x-afbuigplaten

233.20

KORTE BESCHRIJVING VAN DE WERKING

© De elektronenstraalbuis.
Na het inschakelen van de voedingsspanning, "schiet" het elektronenkanon
een dunne straal elektronen op het scher.
Op de plaats waar de elektronen het scherm treffen, verschijnt een licht-

stip.

De elektronenstraal kan in verticale richting afgebogen worden door een
spanning aan te brengen tussen de Y-afbuigplaten.

De lichtstip beweegt zich naar boven of naar beneden.

Een afbuiging van de elektronenstraal in horizontale richting wordt
verkregen door een spanning tussen de X-afbuigplaten.

De lichtstip beweegt zich naar links of naar rechts.

Ф Het Y-kanaal.
Hoe hoger de spanning tussen de afbuigplaten is, des te groter is de
afbuiging van de elektronenstraal еп de verplaatsing van de lichtstip.
Bij een te kleine spanning verschuift de lichtstip nauwelijks,
Bij een te hoge spanning valt de "landingsplaats" van de elektronenstraal
buiten het scherm.

De schakelingen die zich bevinden in het blok "Y-kanaal", zorgen ervoor
dat de te meten spanning op de Y-ingang zóveel versterkt of verzwakt
wordt, dat de spanning tussen de Y-afbuigplaten niet te groot of te

klein is.

OPMERKING: U kunt dit vergelijken met het principe van de versterkervolt-
meter, waarin de draaispoelmeter een bepaalde "eigen'-gevoelig-
heid heeft.

De ingangsspanning wordt zodanig versterkt of verzwakt det een

redelijke uitslag verkregen wordt.

е Het X-kanaal.
De schakelingen die zich bevinden in het blok "Х-Капаа1" hebben dezelfde
functie als die van het Y-kanaal.
Spanningen die toegevoerd worden aan de X-ingang, worden door het X-ka-
naal verwerkt tot een "bruikbare" spanning tussen de X-afbuigplaten

(schakelaar 5 in stand 1).

С33.21

ө De tijdbasis.
Voor her meten van spanningen als functie van de tijd, hetgeen in het
merendeel van de gevallen gewenst із, kan het X-kanaal verbonden worden
met een interne "tijdbasis"-schakeling (S in stand 2).
Deze schakeling bestaat uit een oscillator die een zaagtandspanning le-

vert, waarvan de frequentie veranderd kan worden.

Onder invloed van deze zaagtandspanning op de X-afbuigplaten, beweegt

de lichtstip zich telkens met constante snelheid van links naar rechts
over het scherm, en keert dan snel terug naar links,

Wordt nu gelijktijdig de te meten spanning toegevoerd aan de Y-ingang
dan zien we ор het scherm het "verloop" (de "gedaante") van deze spanning

als functie van de tijd.

© De triggering.
Voor het verkrijgen van een "stilstaand beeld" moet de tijdbasis "іа
de pas lopen" met het Y-signaal.
Daarom wordt de tijdbasis-oscillator "getriggerd" door het Y-signaal,

(Over triggeren ís het een en ander gezegd in C17).

HET Y-KANAAL VAN EEN OSCILLOSCOOP

Y- ingang | verzwakker voorversterker

Een oscilloscoop is een tamelijk ingewikkeld elektronisch systeem, opge-
bouwd uit vele functies,
We bespreken daarom niet het gehele blokschema, maar bekijken slechts een
gedeelte daarvan wat nauwkeuriger, namelijk het Y-kanaal.

1 2 3 4 5

vertraging eindversterker

weergever

naar tijdbasis IT: Y-platen
Ctriggersignaal)

meetbereiken— Y-shift

schakelaar

OPBOUW VAN HET BLOKSCHEMA

C33

Ф De elekrronenstraalbuis zet elektrische spanningen om in zichtbare
beelden en is dus een weergever (blok 5).
Een gangbare elektronenstraalbuis heeft tussen de Y-afbuigplaten een
spanning van bijv. 30 V nodig om 1 em verplaatsing van de lichtstip

te verkrijgen. (Dit is een praktische waarde).

Ф Is de gevoeligheid van de Y-ingang van een oscilloscoop bijv. 10 mV/cm,
dan hebben de voorversterker (blok 2) en de eindversterker (blok 4) sa-

men een totale versterking van 3000. Ga dit voor jezelf na.

spanning die de eindversterker moet kunnen leveren 300 V top-top-waarde ,

© Op de ingang van de vőőrversterker is de maximale spanning waarbij het
beeld nog niet buiten het scherm valt, in dit geval een top-top-waarde

van 100 mV.

© Spanningen ор de Y-ingang die hoger zijn dan 100 mV moeten verzwakt
worden. Daarvoor dient weer een ingangsverzvakker (blok 1).
Hierin bevindt zich de meetbereikenschakelaar, die geijkt is in V/cm
of V/cm.

© In de vőőrversterker is meestal de regelaar opgenomen waarmee het gehele
beeld іп verticale richting over het schrm verschoven kan worden: de
"Y-SHIFT" of "Ү-РОЅІТІОМ"-гере1ааг.

Hiermee verandert men de gelijkspanning tussen de Y-afbuigplaten.

© Om te bereiken dat de X-afbuiging telkens iets eerder begint dan de
Y-afbuiging, wordt het Y-signaal vertraagd t.o.v. het triggersignaal
voor de tijdbasis.
Voor dit doel treft men tussen de vóórversterker en de eindversterker
een vertraging aan (blok 3).
Het triggersignaal dat de tijdbasis moet starten, wordt vóör deze ver-
traging afgenomen.
De tijdbasis start op een "commando" van het directe Y-signaal en

"even later" arriveert het vertraagde Y-signaal op de Y-platen.
OEFENING

Noem een voorbeeld waarbij een oscilloscoop met vertraging van belang is.

=
-

С33.23

PRINCIPESCHEMA VAN HET Y-KANAAL VAN EEN OSCILLOSCOOP

C33.24

OEFENINGEN
Hier volgen een aantal vragen die betrekking hebben op het principeschema
van blad 24,

t. Noem de functie van de blokken А t/m р.

Functie

2. Blok A
Aan de ingang bevindt zich een schakelaar met de standen: DC - 0 - AC.

stand “DC” stand “О” stand “AC

Buz Buz Buz

е Waarvoor zijn deze standen bedoeld?

- De stand "DC" gebruikt men voor:
SS
- De stand "0" ís bedoeld om:

- De stand "АС" gebruikt men voor:

in plaats van "normale" transistors?

= Omdat FET's meer kunnen versterken

— Omdat FET's bestand zijn tegen hoge voedingsspanningen

- Omdat FET's een hogere ingangsweerstand bezitten

— Omdat FEI "e hogere ingangsspanningen kunnen verdragen
С33.25

A, Blok С vertragingskabe

Voor de vertraging Ia 04)

D
wordt hier een twee- Рр

aderige vertragings-

kabel toegepast, die

om de afschermbus van
de elektronenstraalbuis
is gewikkeld.

De kabel is 2 meter lang
en heeft een zelfinduc-
tie van 2,5 pH/m en een

capaciteit van 1 nF/m.

Bereken de vertragingstijd

van deze kabel.
ыт

е Aan de ingang уап de oscilloscoop wordt ееп Y-signaal toegevoerd.

Teken het beeld dat u op het scherm te zien krijgt.

5. Blok р
De eindversterker bevat de buizen В, en B}.

е De uitgangsweerstand van deze schakeling is:

10 kR
20 kR
<< 10 kR
>> 20 Ki

033.26

6. Het triggersignaal voor de tijdbasis wordt afgenomen van de emitter

SAMENVATTING

van TS |0.
Als de steilheid van Т5 in deze schakeling 8 = 50 mA/V is, hoe

groot is dan bij benadering:

- De spanningsversterking? As Reesen!
= De uitgangsweerstand? R, e [йе е |

We hebben in deze les ervaren hoe ingewikkelde elektronische systemen met
behulp van een functie-blokschema overzichtelijk kunnen worden weerge-

geven.

Er zijn een aantal gangbare analoge systemen aan de orde geweest.
- Een versterkervoltmeter voor wisselspanning.

- Een versterkervoltmeter voor gelijkspanning.

- Een versterkervoltmeter voor gelijk- én wisselspanning.

- Een frequentieneter.

- Een fasemeter,

- Een oscilloscoop.

С33.27

C33,28

In deze blokschema's komen de volgende groepen van schakelingen voor:
- Versterkers.

- Verzwakkers.

- Oscillators.

- Voedingsschakelingen.

- Omvormers,

= Weergevers.

- Vertragingsschakelingen.

- Mengschakelingen.

Eet werken met functie-blokschema's sluit bijzonder goed aan bij het

dagelijkse werk van de elektronica=technicus.

= In toenemende mate wordt er іп de analoge techniek gebruik gemaakt
van IC's. IC's bevatten schakelingen met bepaalde functies. Zo zijn
er IC's waarin complete versterkers zijn ondergebracht. De blokken
in een blokschema komen dan overeen met de blokken (units) еп een

elektronisch apparaat.

- De volgorde waarin de schakelingen van een systeem zijn gemonteerd

komt vaak overeen met de volgorde van de blokken іп een blokschema,

- Als een technicus bezig is met het repareren of controleren van een
elektronisch systeem heeft hij bewust of onbewust het blokschema
van het systeem voor ogen.

Per blok gaat hij na of ze goed functioneren. Hij volgt het signaal

door het blokschema.

= Blijkt een blok zijn Functie niet goed uit te voeren dan moet hij dit
verhelpen.
Is het defecte blok een IC dan moet de technicus dit blok in zijn

geheel door een ander vervangen; de defecte IC wordt weggegooid.

® Bij de technische gegevens van een elektronisch systeem worden meestal

naast het principeschema ook een blokschema gegeven. Door vergelijking
уат beide kan men vrij gemakkelijk nagaan wat bepaalde onderdelen van

een systeem doen of behoren te doen.

| J =

OEFENINGEN

Van een oscilloscoop is op blad 30 het voorfront afgebeeld en op blad 31
het functie-blokschema.

De bedieningsorganen en de ingangsbussen zijn op blad 30 aangegeven met

de letters A t/m N. Op blad 31 is met de cijfers 1 t/m 15 weergegeven in
welk gedeelte van het systeem zich bedieningsorganen en aansluitbussen be~-

vinden,

Vul in onderstaande lijst in welke cijfers bij de gegeven letters horen.

Beschrijf tevens wat de Functie is van de desbetreffende uitwendige orga-

nen (bijv. knop F: instellen van beeldscherpte).

С33.29

VOORFRONT VAN EEN

С33.30

ENKELSTRAALOSCILLOSCOOP

emie хоп

Т, PHILPS PM 1200% о-\юмн:

Y rosimon

HET FUNCTIE-BLOKSCHEMA

soze озо
-puerbeer

(зәшзолвүпдшту 4)
›әшлзелшо

00:11 axa

aayyemzioa

sınqgjeeiasueuos?23]2

1484394519A 184194513A
BujBeipiaa

-1004 A

€33.31

Neem de afbeeldingen op blad 22 en 23 voor u bij beantwoorden van de

volgende vragen.

1. U hebt geen verticale afbuiging terwijl er voldoende spanning op de

Y-ingang staat.

- Welke bedieningsorgenen kunnen foutief staan? а =

(4..........Н)

— Welke blokken kunnen defect zijn?

i
E

2. De afbeelding staat niet stil.

- Welk bedieningsorgaan kan foutief staan? ISS

- Welk blok kan defect zijn?

i
E

3. U wilt het verloop van een wisselspanning zichtbaar maken, U krijgt

evenwel een verticale streep te zien.

= Welk bedieningsorgaan kan foutief staan? [ЖЫ

- Welke blokken kunnen defect zijn?

|
n

€33,32

4. Bij interne X-deflectie is er wél afbuiging; bij externe X-deflectie

niet.

- Welk bedieningsorgaan kan foutief staan? [эл ООУ]

= Welk blok kan defect zijn?

5. U ziet geen lichtverschijnselen op het scherm, terwijl de oscilloscoop

niet defect is.

— Welke bedieningsorganen kunnen foutief staan? REE

6. U ziet een wazig omlijnde afbeelding.

= Welk bedieningsorgaan moet bijgeregeld worden? са]
7. Het beeld із te donker.

— Welk bedieningsorgaan staat niet goed? elen il

C33,33

С33.34

SYSTEMEN II

DE RADIO EN DE BANDRECORDER

DE BELANGRIJKSTE PUNTEN UIT DE VOORGAANDE LES

Ф Een systeem is een samenstel van schakelingen die uiteenlopende functies

hebben.

Ф Een systeem kan overzichtelijk worden weergegeven m.b.v. een functie-

blokschema, Elk blok stelt een schakeling met een bepaalde functie voor.

© In C33 zijn de volgende meetsystemen behandeld. :
- Een versterkervoltmeter voor wisselspanning.
= Een versterkervoltmeter voor gelijkspanning.
- Een versterkervoltmeter voor gelijk- én wisselspanning.
- een frequentiemeter.
- Een fasemeter.

— Een oscilloscoop.

WAT ER IN DEZE LES WORDT BEHANDELD

In deze les gaan we ons bezighouden met de werking van een radio-zender
en ontvanger еп van een audio-bandreeorder.

Hoe gaan we te werk?
- Aan de hand van een fimetie-blokechema zal worden nagegaan hoe de infor-

matie door het systeem wordt geleid.

= Aan de hand van prineipe-echema's worden een aantal praktische schakelingen
belicht waarmee de diverse functies worden verwezenlijkt. We zullen al-
leen die schakelingen aan de orde brengen die in deze cursus zijn behan-
deld, Het zal dan ook niet zo moeilijk zijn deze schakelingen in het

principe-schema van een systeem te herkennen.

034, 1

DE RADIO

INLEIDING

C34.2

Bij de in deze les te behandelen systemen heeft men te maken met zowel

het informatie-opnemen als het informatie-verwerken en het informatie-

weergeven,

Ingang
informa
opnemer

Informatie-
verwerkend—
systeem

Uitgangs-
informatie
weergever

Voeding

De radio kennen we het beste door de radio-omroep, Het geluid dat in de

studio wordt geproduceerd kunnen we op grote afstand waarnemen.

Geluidsinformatie kan op verschillende wijze worden getransporteerd.

1. Via de lucht waarin de geluidsbron zich bevindt.
De geluidsbron (bijv. een klok of een bel) veroorzaakt achtereenvol-
gens "luchtverdichtingen" en "luchtverdunningen". Deze luchttrillingen
planten zich voort in de ruimte. Als zo'n trilling ons oor bereikt
wordt het trommelvlies in hetzelfde ritme op en neer bewogen, Onze her-
senen verwerken dit tot een geluidswaarneming. Op deze wijze van geluids-
voortplanting kunnen geen grote afstanden worden overbrugd. Tijdens de
voortplanting treedt nl. veel energieverlies op.

De voortplantingssnelheid van geluid via de omringende lucht is ongeveer:

340 m/s 300.000 m/s 300.000 km/s ]

2. Via draadverbindingen (zoals bijv. bij een huistelefoon).
Bij dit systeem wordt aan de zendzijde het geluid omgezet іп een even-
redige elektrische informatie (opnemer: de microfoon). Deze elektrische
informatie wordt via een draadverbinding getransporteerd. Aan de ont-
vangzijde wordt de elektrische informatie weer omgezet in geluid
(weergever: de luidspreker).
Ofschoon het tweemaal omzetten van informatie en ook het transport hier-
van veel energie kost, kan men met dit systeem toch grote afstanden

overbruggen. Dit is te danken aan het feit dat elektrische informatie

op eenvoudige wijze kan worden versterkt.

орпетег draadverbin weergever

microfoon luidspreker

geluid

De overdracht van A naar B gaat met een snelheid van ongeveer:

340 m/s 300.000 m/s 300

00 km/s

3. Geluidstransport via de luchtledige ruimte.
De ruimte is een medium waarin zich elektro-magnetische golven voort-
planten. Deze manier van energie-transport wordt o.a. toegepast bij de
radio. Hoe dit in zijn werk gaat, zullen we op het volgende blad uit-

leggen. De voortplantingssnelheid van elektro-magnetische golven is:

340 m/s 300.000 m/s 300.000 km/s

с34.3

WAT GEBEURT ER AAN DE ZENDZIJDE VAN EEN RADIOVERBINDING?

C34 ‚4

Hieronder is het blokschema van een radiozender getekend.

1 2 4 5

эрине mengschakeling| MA) versterker „жетет

zendantenne

microfoon modulator

elektro-magnetische

golven

oscillator

draaggolven

De werking

ө In de radiostudio wordt het geluid m.b.v. een microfoon omgezet іп

evenredige elektrische spanning (blok 1).

ө Dit LF-signaal wordt niet direct uitgezonden. De LF-signalen van de di-

verse zenders zouden dan immers in de ruimte door elkaar komen. Aan de
ontvangzijde zouden de afzonderlijke signalen niet meer uit elkaar te
halen zijn.

Daarom wordt met het LF-signaal vóór het uitzenden ееп HF-draaggolf
gemoduleerd (blok 2).

ө De draaggolf wordt geleverd door een sinusoscillator (blok 3). Elke

zender heeft zijn eigen draaggolffrequentie, waardoor de verschillende

zendersignalen aan de ontvangzijde van elkaar zijn te onderscheiden,

è Het gemoduleerde signaal (de draaggolf mét de geluidsinformatie) wordt

zodanig versterkt (blok 4), dat voldoende vermogen beschikbaar komt om

de zendantenne te voeden,

е Deze straalt het signaal in de vorm van elektro-magnetische golven de

ruimte in. Een zendantenne is in principe een weergever (blok 5);
elektrische spanningen worden omgezet in evenredige elektro-magnetische

golven.

OEFEN INGEN

Bij radiozenders wordt óf amplitude-modulatie (АМ), óf Erequentie-modula-
tie (FM) toegepast.

Vul in:

= Bij een AM-signaal varieert de eel van de draaggolf in het ritme
van het LF-signaal.

= Bij een FM-signaal varieert de Ea

van de draaggolf in het ritme
van het LF-signaal.

ONTVANGST VAN RADIO-GOLVEN

Aan de ontvangzijde van een radioverbinding plaatst men de antenne van de
radio-ontvanger in het veld van elektro-magnetische golven.

Er zijn diverse soorten radio-ontvangantennen (zie C29). Voor de midden-
en de lange-golf wordt vaak een ferriet-antenne (ferroceptor) gebruikt.
Een dergelijke antenne bestaat uit een staaf ferroxcube waar omheen een
spoel is gewikkeld (zie fig. a). Ferroxcube heeft de eigenschap het mag-
netische veld van radio-golven naar zich toe te trekken, Ten gevolge van
dit wisselende magnetische veld wordt er in de spoel een wisselspanning
geïnduceerd. Het verloop hiervan is gelijk aan dat van de gemoduleerde
wisselspanning van de zender.

Een ontvangantenne kan men dus als een opnemer beschouwen, die radio-golven

omzet in evenredige wisselspanning.

С34.5

HOE HET GEWENSTE SIGNAAL UIT DE VELE ANDERE ZENDERSIGNALEN WORDT GESELECTEERD

elektro-
magnetische golf

ferroxcube

vervangschema

fig. b

De geïnduceerde antennespanning ч, (zie fig. b) bevat de signalen van vele
zenders,

Veronderstel dat de elektro-magnetische golven waarin de antenne is ве-
plaatst afkomstig zijn van zenders met draaggolffrequenties van resp.

0,5 MHz, 1 MHz en 1,5 MHz, Veronderstel verder dat de LC-kring (d.i. een
sertekring) m.b.v. de variabele condensator С is "afgestemd" ор een reso-
nantiefrequentie van 1 MHz, In dit geval vormt de LC-kring voor het (ge-
wenste) zendersignaal van | MHz een lage weerstand (de kringstroom 1 is
dan zeer groot), Voor de andere zender=signalen (0,5 MHz en 1,5 MHz) is de
1 van de kring verwaarloosbaar klein. Het resultaat hiervan is dat alleen
het zendersignaal van 1 MHz een spanning over de condensator veroorzaakt.
De andere signalen komen nauwelijks door.

Wenst men een andere zender te ontvangen, bijv. die van 0,5 MHz, dan stelt
men de resonantiefrequentie van de LC-kring in op 0,5 Miz. Men selecteert
dus de gewenste zender uit de anderen, door de LC-kring aan de ingang van
de radio af te stemmen op een resonantiefrequentie die overeenkomt met de

draaggolffrequentie van die zender.

OEFENING
Van bovenstaande LC-kring is L = 200 W.
Op welke waarde moet men de variabele condensator C instellen om een zender-

signaal van 0,5 MHz te kunnen ontvangen?

C= pF

С34.6

HOE KAN HET ANTENNESIGNAAL WORDEN VERSTERKT?

OP het vorige blad hebben we gezien hoe m.b.v. een variabele condensator
een radio op de gewenste zender wordt afgestemd. De spanning van het gewen-
ste signaal dat op deze wijze aan de ingang van de ontvanger beschikbaar
komt, ligt in де orde van grootte уап 100 uV, Het is te begrijpen dat dit
signaal aanzienlijk moet worden versterkt voordat andere bewerkingen kunnen
plaats hebben. Het versterken moet selectief gebeuren; d.w.z. alleen het
signaal van de gewenste zender moet worden versterkt.

De meest voor de hand liggende schakeling om HF-spanningen selectief te
versterken is in de volgende tekening weergegeven (deze schakeling kennen

we al uit С7).

ferroceptor

Bij het ontvangen van een zendersignaal van bijv. 100 kHz worden alle
resonantiekringen op 100 kHz afgestemd (de variabele draaicondensators

Cis С.» C3 en C, zijn op één as gemonteerd).
- In deze situatie is voor het ingangssignaal van 100 kHz de weerstand
van de resonantiekringen іп de collectorleidingen | groot / klein

= De versterking voor dit signaal is dus groot / klein Р

— De versterking voor signalen die niet іп de buurt van 100 kHz liggen is

groot / klein Е

Bij het ontvangen van een andere zender, bijv. een zender ор 1 MHz, worden
m.b.v. de variabele condensators alle kringen afgestemd op 1 MHz. In dit
geval treedt er maximale versterking op voor de gewenste zender van 1 MHz,

terwijl de andere zenders bijna niet doorkomen.

С34.7

In de praktijk blijkt deze schakeling tóch niet te voldoen. We zullen een

paar oorzaken noemen.

а. De benodigde afstemming bestaat uit een stelsel van vier of meer conden-
sators. Zo'n combinatie is duur,

Ъ. De versterking is niet gelijk bij de diverse afstemmingen. De weerstand
van een praktische resonantiekring is immers bij uiteenlopende resonan-
ties verschillend. Zo zal bij een afstemming van 100 kHz de weerstand
van een kring bijv. 120 КӢ bedragen, en bij een afstemming van 500 kHz
bijv. 70 ku,

De selectieve versterker zoals hierboven getekend wordt in moderne radio's
dan ook niet toegepast. Op het volgende blad zal een "systeempje" worden

behandel waarmee genoemde bezwaren worden omzeild,

EEN BETERE MANIER OM HET ANTENNESIGNAAL TE VERSTERKEN

C34,8

In moderne radio's wordt het antennesignaal versterkt m.b.v. een selectieve
versterker die op één vaste frequentie is afgestemd. De nadelen van de
schakeling van het vorige blad gelden dan niet meer. De zenders die ont-
vangen moeten worden hebben evenwel uiteenlopende draaggolffrequenties.
Daarom worden de antennesignalen, vóórdat ze worden versterkt, verwerkt
tot signalen met één bepaalde draaggolffrequentie. Deze signalen kunnen
dan іп een selectieve versterker die op deze bepaalde frequentie is afge-

stemd, gemakkelijk op de vereiste spanningswaarde worden gebracht.

BLOKSCHEMA

Het systeem waarmee deze 'frequentie=transformatie' tot stand komt noemt
men het super-heterodyne-systeem. Het functie-blokschema is hieronder afge-

beeld,

De volgende blokken komen hierin voor:

- Een орпетег met een antenne.

Met behulp van de variabele condensator C wordt de resonantiekring op
de gewenste zenderfrequentie fa afgestemd.

- Een sinusoscillator waarvan de frequentie continu regelbaar is.

Men gebruikt hiervoor bijna altijd een LC-oscillator. De frequentie
van de afgegeven sinusspanning ы wordt ingesteld m.b.v. de variabele
condensator €,

= Een mengechakeling die als Erequentie-transformatie-schakeling dienst
doet.

Deze schakeling is in C32 behandeld. We weten van deze schakeling dat
de frequentie van de uitgangsspanning gelijk is aan de som of het
verechil van de frequenties van de ingangsspanningen.

In dit systeem wordt gebruik gemaakt van het signaal met de verschil-
frequentie Ve = Ў).

- Een selectieve versterker zoals die op het vorige blad із afgebeeld,
echter met het verschil dat de resonantiekringen op één vaste frequentie
zijn afgestemd.

Deze versterker noemt men de midden-frequent-versterker (afgekort: MF-

versterker) van een radio.

1 3 4
opnemer
mengschakeling selectieve
frequentie- versterker
transformator MF-versterker
antenne j
sinusoscillator
/
/ verdere
/ verwerking
Ге 7
/ afstemming
Se te Sege if. ine mi Var a Ed TR

Op het volgende blad zullen we de werking van dit systeem uitleggen,

C34,9

DE WERKING VAN HET SUPER-HETERODYNE SYSTEEM

OEFEN ING

C34, 10

Op blad 9 is het blokschema van dit systeem afgebeeld.
De werking is als volgt:

е De MF-versterker (blok 4) is afgestemd op bijv. 450 kHz. Dus alleen
signalen met een frequentie van 450 kHz en in de buurt ervan worden

versterkt,

© De opnemer van blok 1 is m.b.v. б, afgestemd ор een gemoduleerd zender-
signaal met een draaggolffrequentie de Ve is bijv. 1 MHz).

Met behulp van с, wordt Ge ingesteld op 1450 kHz.

© Het gemoduleerde zendersignaal met de draaggolffrequentie Ges en de sinus-
spanning met de frequentie fa worden toegevoerd aan de afzonderlijke
ingangen van de frequentie-transformatie-schakeling (blok 3).
Op de uitgang van deze schakeling ontstaat dan een signaal met de oor-
spronkelijke modulatie en met een draaggolffrequentie van
A = die = 1450 kHz - 1000 kHz = 450 kHz.

© Op deze zogenaamde middenfrequentie is de MF-versterker afgestemd.
Het nieuwe gemoduleerde signaal wordt aldus іп de MF-versterker ver-
sterkt tot een spanning van een paar volt. Hoe de verdere verwerking

plaats vindt, wordt op de pagina's 9 en 10 uitgelegd.

Bij het ontvangen van een zender op bijv. 1,2 MHz moet de frequentie van
de sinusspanning 1650 kHz zijn (1200 kHz + 450 kHz). Als fe = 800 kHz
moet f, = 1250 kHz zijn, enz.

Voor het afstemmen van een radio moeten С| en C, dus tegelijk worden
geregeld. In de praktijk zijn de draaicondensators С еп с, op Één as

gemonteerd.

Het middengolf-gebied van een AM-ontvanger loopt van 500 kHz naar 1,5 MHz.
De middenfrequentie is 450 kHz.

= Tussen welke waarden ligt het frequentiebereik van de sinusoscillator?

Frequentiebereik van kHz tot kHz Ж

- Is het capaciteitsverloop van ci gelijk aan dat van б?

Verklaar uw antwoord.

C34. 11

BLOKSCHEMA VAN EEN RADIO-ONTVANGER

elektro-magnetische golven

1 3 а 5

selectieve omvormer

(detector)

mengschakeling

opnemer

Cantenne) versterker

MF-versterker

frequentie-
transformatie

escillator

knop voor de afstemming van de radio

6 7 8
verzwakker weergever
luidsprek

volumeregelaar

C34.12

UITLEG ВІЈ HET BLOKSCHEMA VAN BLAD 12
Een radio-ontvanger werkt als volgt:

© De blokken 1, 2, 3 еп 4 аап de ingang van de ontvanger vormen het super-
heterodyne-systeem waarover op de pagina's 8 en 9 is gesproken.
De opnemer (blok 1) met de ontvangantenne zet elektro-magnetische golven
om in evenredige spanningen.
Met behulp van Ci en с, wordt de ontvanger op het gewenste zendersignaal
afgestemd,
Het gemoduleerde signaal van de gewenste zender wordt samen met een
sinusspanning, die m.b.v. een oscillator (blok 2) wordt opgewekt, toe-
gevoerd aan een mengechakeling (blok 3). Op de uitgang hiervan ontstaat
een gemoduleerde MF-signaal.
Dit signaal wordt in een MF-versterker (blok 4) versterkt. Bij AM-
ontvangers is de MF-versterker afgestemd in de buurt van 450 kHz; bij
FM-ontvangers op 10,7 MHz, Aan de uitgang van de MF-versterker ontstaat

een gemoduleerde spanning van 1 а 2 volt.

ө In blok 5 wordt m.b.v. een detector (zie С22) de LF-informatie geschei-
den van de draaggolf. Bij AM-ontvangers is hiervoor een AM-detector

nodig; in FM-ontvangers gebruikt men een FM-detector.

è Het LF-signaal wordt versterkt in blok 7. Het uitgangsvermogen van de
LF-versterker moet groot genoeg zijn om de luidspreker van blok 8 uit

te sturen.

ө De weergever (blok 8) zet elektrische wisselspanningen om in een even-
redig geluid. Dit geluid komt overeen met het geluid dat op nagenoeg
hetzelfde moment in de radio-studio op honderden kilometers afstand

wordt weergegeven.

е Met behulp van de verzwakker van blok 6 wordt de sterkte van het ont-

vangen geluid geregeld.

€34,13

OPMERKING

€34.14

In het blokschema van de AM-ontvanger zien we een verbinding van blok 5
naar blok 4. Deze verbinding vormt de zogenaamde automatische-volume-rege-
ling (A.V.R.). De A.V.R. heeft ten doel dat "sterke" en "zwakke" zenders

evenhard doorkomen.
Hoe komt dit tot stand?

De detector levert buiten het LF-signaal ook nog een gelijkspanning.

Deze gelijkspanning is ongeveer gelijk aan de amplitude van de draaggolf
die aan blok 5 wordt toegevoerd. Bij ontvangst van een sterke zender ont-
staat dus een grote gelijkspanning; bij ontvangst van een zwakke zender
komt een kleine gelijkspanning beschikbaar, М.Ь.у. deze gelijkspanning
wordt de instelling van de transistor(s) van de MF-versterker beïnvloedt.
Bij ontvangst van een sterke zender wordt de transistor(s) ingesteld in
een gebied met kleine steilheid; de MF-versterking is dan minder. Bij
ontvangst van een zwakke zender gebeurt het omgekeerde.

Vaak wordt de A.V.R.-spanning ook teruggevoerd naar de mengtrap (blok 2).
Men bereikt dan dat de uitgangsspanning van de mengschakeling kleiner wordt

bij ontvangst van sterke zenders, en groter bij ontvangst van zwakke zenders.

PRINCIPESCHEMA VAN EEN AM-ONTVANGER (voor middengolf en lange-golf)

% 100-120-160 A

силе

С35.15

OEFEN INGEN
De volgende vragen hebben betrekking op het prinicpe-schema van blad 15.

1. Noem de functies van de blokken І t/m VIII.

Blok Functie

IL 1
тї
IV

VII
[ упт

2, Welke spoelen zijn op de ferriet-antenne gewikkeld?

Deze spoelen zijn in het schema aangegeven met

Waarom gebruikt шеп twee spoelen rond de ferriet-antenne?

Antwoord: E

3. Welke condensators vormen de afstemming van de radio?

De afstemcondensators zijn in het schema weergegeven met

4. Transistor Т5401 vervult twee funties.

Deze zijn: а.

5. De oscillator is een type.

C34. 16

6. Gegeven is dat de primaire van de spoel 5414 (а + b) een zelfinductie

heeft van 600 үН; de parasitaire capaciteit is 20 pF.

Hoe hoog is van deze radio de middenfreguentie? fa z EER

7. Wijs іп het schema de A.V.R.-verbinding aan.

Deze loopt van blok =r] naar blok ж en

via blok 1 naar blok

De regeling vindt plaats op de [emitter / basis / collector |

van de transistors TS en TS

8. In de A.V.R.-leiding is
nevenstaand RC-filter ge- naar MF-versterker vanat detector
plaatst.

naar mengtrap
Саз»

< et 880)
Si
SÉ

De bedoeling van dit filter is:
De LF-spanning te blokkeren en de A.V.R.-spanning door te laten.
De A.V‚R.-spanning te blokkeren еп de LF-spanning door te laten.
De A.V‚R.- ёп LF-spanning beide te blokkeren.

De A.V.R.- ёп LF-spanning beide door te laten.

9. De transistors 75403 a t/m d zijn gelijkspannings / wisselspannings |
gekoppeld.

Blok v iaaifn gehaat laat Belijketraom leve,

10, De versterker van blok V is sterk tegengekoppeld.

Wijs deze tegenkoppeling in het schema aan.

DE BANDRECORDER

INLEIDING

C34.18

De "audio"-bandrecorder is een apparaat waarmee geluidsinformatie kan

worden vastgelegd en ook kan worden weergegeven.

Noem drie methoden om muziek of spraak te bewaren.

Antwoord:

Bij een bandrecorder maakt men gebruik van magneetband om geluidsinforma-

tie vast te leggen.

Het inbrengen van spraak of muziek op een magneetband gebeurt m.b.v. een
zogenaamde magneetkop (zie C28). De werking hiervan zullen we nog even їп
het kort herhalen (zie figuur).

Door de spoel Г vloeit een wissel-
stroom die (via een versterker) af-
komstig is van een microfoon.

Deze stroom veroorzaakt een wisse-

lend magnetisch veld in de "ijzer"-

kern К en ook in de luchtspleet 5.

Dit veld steekt iets buiten de
spleet uit.

Hierdoor onstaat іп de magneetband В, die met een constante snelheid

langs de luchtspleet wordt getrokken, een magnetiseringspatroon.

Dit patroon is een getrouwe afspiegeling van het verloop van het oorspron-
kelijke geluid, Een gemagnetiseerde band kan een nagenoeg onbeperkte tijd

worden bewaard,

Bij het uitlezen van een gemagnetiseerde band (C27) gebruikt men eenzelfde
magneetkop als bij het opnemen.

Dit gaat als volgt:

De band wordt met dezelfde snelheid en in dezelfde richting langs de lucht-
spleet getrokken. Hierdoor ontstaat er in de spleet en ook in de kern een
wisselend magnetisch veld. Dit veroorzaakt een inductiespanning in de spoel.
Deze spanning heeft hetzelfde verloop als het magnetisatiepatroon van de
band. De spanning wordt (via een versterker) toegevoerd aan een luidspreker.

Noodzakelijk voor een natuurgetrouwe registratie en reproduktie van geluid
is, dat de breedte van de luchtspleet van de magneetkop bijzonder klein
moet zijn. Op het volgende blad zullen we dit toelichten.

DE LUCHTSPLEET VAN EEN OPNEEM-WEERGEEFKOP MOET BIJZONDER KLEIN ZIJN

De breedte van de luchtspleet van een magneetkop voor opname en weergave
is in de praktijk 2 à 3 um. Deze kleine afmetingen zijn nodig om een natuur-
getrouwe registratie en reproduktie van het geluid te verkrijgen. Het vol-

gende getallen-voorbeeld zal dit verduidelijken,

C34. 19

Stel dat een sinusvormig signaal met een frequentie van 10.000 Hz (periode-
tijd: 100 ys) moet worden opgenomen. Stel verder dat de luchtspleet van de
magneetkop zo breed is, dat een ijzer-deeltje op de band in 100 us de
luchtspleet passeert.

In dit geval zal het ijzerdeeltje tijdens het passeren van de luchtspleet
zowel positief als negatief worden gemagnetiseerd, Na het passeren van de
luchtspleet houdt het ijzerdeeltje een vrij willekeurige magnetisatie over.
Bij het volgende ijzerdeeltje gebeurt hetzelfde, enz.

Dit ís natuurlijk niet de bedoeling. De magnetisatie van een punt op de
band moet overeenkomen met één moment van het sinusverloop van het ор te
nemen signaal,

Dit kan men bereiken door de luchtspleet van de opnamekop zeer klein te
maken, óf door toepassing van een grote snelheid van de band, 6£ beide

Een grote band-snelheid heeft evenwel het bezwaar dat de capaciteit van de

band evenredig afneemt.

Ook bij het uitlezen van een band moet de luchtspleet klein zijn.

In fig, a is een willekeurig gemagnetiseerde band getekend die langs een
magneetkop met een kleine luchtspleet wordt getrokken. (De pijlen stellen
de gemagnetiseerde deeltjes voor). Fig. b geeft dezelfde band, nu echter
gecombineerd met een magneetkop met een grote spleet.

ry
NANN

ELEKE
9999

band

De combinatie van fig. a werkt goed. In de magneetkop worden achtereen-
volgens magnetische velden ontwikkeld die overeenkomen met het magnetisa-
tiepatroon op de band.

De combinatie van fig. b werkt niet goed. De luchtspleet is te groot. Het
magnetische veld dat hierin ontstaat is evenredig met het gemiddelde van

het magnetisatiepatroon op de band.

C34.20

VOORMAGNETISATIE BIJ HET OPNEMEN

Ter verhoging van de geluidskwaliteit wordt bij het opnemen van geluid
een zogenaamde Úoormagnetisatte toegepast.

Voormagnetisatie houdt in dat tijdens het opneemproces een HF-stroom door
de opneemkop wordt gevoerd. Deze stroom wordt dus "gemengd" met de stroom
afkomstig van de microfoon. De voormagnetisatiestroom heeft een frequentie

van 50 kHz tot 100 kHz; dus onhoorbare frequenties.
Wat gebeurt er t.g.v. de voormagnetisatie?

Om dit uit te leggen gaan we even naar de toestand dat geen voormagnetisatie
wordt toegepast.

Bij het opnemen blijkt dan dat de zwakke passages in het geluid niet worden
geregistreerd.

Dit effect is het gevolg van bepaalde eigenschappen van het magnetische
materiaal van de band,

Bij een zwak magnetisch veld (kleine stroom door de opnamekop; zwakke ge-
luidspassages), worden de ijzerdeeltjes van het magnetische materiaal nauwe-
lijks bewogen. Bij het wegvallen van de stroom vallen ze weer terug in hun
oorspronkelijk toestand. Dit is te vergelijken met een gespannen veer die
wordt losgelaten. Eerst wanneer de veldsterkte een bepaalde drempelwaarde

overschrijdt, gaan de ijzerdeeltjes zich richten.

Bij voormagnetisatie wordt aan de opneemkop een HF-stroom toegevoerd met
een dusdanige amplitude dat bovengenoemde drempel wordt overwonnen. De
ijzerdeeltjes zijn dan constant in beweging. Het materiaal is dan ook
gevoelig voor het magnetische veld afkomstig van de stroom die de geluids-
informatie bevat.

magnetisatie
Hiernaast is weergegeven wat het

effect is van voormagnetisatie.

Kromme A geeft de magnetisatie

op de baan weer wanneer geen

voormagnetisatie wordt toegepast.

Kromme B geeft het verloop van de magnetisatie wanneer wel voormagnetisatie
wordt toegepast,

In beide gevallen is de LF-stroom door de opnamekop sinusvormig.

€34,21

OEFENING

De voormagnetisatie-stroom wordt geleverd door een sinusoscillator die in
de bandrecorder is ingebouwd. Van deze oscillator wordt ook het signaal
afgenomen waarmee de band kan worden uitgewist. Hoe dit gebeurt leest u

op de volgende pagina.

De luchtspleet van een opneem- en weergeefkop is 1,9 Um breed.

De magneetband beweegt met een snelheid van 19 cm/s.

In hoeveel tijd passeert ееп punt op de band de luchtspleet?

HET WISSEN VAN EEN GEMAGNETISEERDE BAND

С34.22

Het voordeel van magneetband t.o.v. andere "geheugens" voor geluid is:
de mogelijkheid om het magnetisatie-patroon uit te wissen, waarna deze

band opnieuw kan worden gebruikt,

Voor het uitwissen van een gemagnetiseerde band wordt gebruik gemaakt
van een zogenaamde wiskop. Het verschil tussen een wiskop en een opneem-

weergeefkop is, dat een wiskop een veel grotere luchtspleet heeft.

OEFENING

Het "wissen" gebeurt als volgt:

De te wissen band loopt langs de luchtspleet van de wiskop. De spoel van
de wiskop wordt bekrachtigd met een sterke wisselstroom afkomstig van een
interne sinusoscillator. De frequentie van de stroom ligt in de praktijk
tussen 50 kHz en 100 kHz.

Ten gevolge van deze stroom ontstaat er een sterk magnetisch wisselveld
іа de luchtspleet. Als gevolg van de hoge wisfrequentie enerzijds en de
brede luchtspleet anderzijds zullen de,ijzerdeeltjes van de band tijdens
het passeren van de wiskop enige malen van magnetisatie veranderen.

Elk ijzerdeeltje ondervindt tijdens het wissen een magnetisch veld H dat

verloopt volgens onderstaande figuur.

naderen passeren verwijderen
7

Bij het naderen van de spleet heeft het wisselveld een toenemende ampli-
tude, bij het passeren van de spleet blijft de amplitude constant, daarna
neemt de amplitude weer af tot nul. De magnetisatie van de ijzerdeeltjes
volgt dit verloop. Het resultaat is dat de magnetisatie van de band ge-
leidelijk naar nul vordt gevoerd.

De sterkte van het veld in de luchtspleet moet tenminste zo groot zijn dat

de magnetisatie van de sterkste geluidspassages wordt uitgewist.

Een bandrecorder is uitgerust met twee magneetkoppen.

Waarvoor dienen deze koppen?

De ene magneetkop dient voor het ;
De andere magneetkop dient voor het enne *

Welke magneetkop heeft de kleinste luchtspleet?

Antwoord:

‘BLOKSCHEMA VAN EEN AUDIO-BANDRECORDER

FUNCTIE-

DOE?

‹зәҗңәзйерүп|)

1enabseom

opnemen.

сапа 1
Schakelaar S in stand 2: weergeven.

in s

Schakelaar 5

saeBbsaam op soon

seejeBeseunjon

1ёң1әцвзәл

Bejszinsorow

Goresrpury

ELENI IETS DE ур

(иәВпәчәб)
риедзгәибеш

ләләфзләл

ә!делұѕі бәл әр 100A

зевјабәзашпол

+иВешоол

цә иәзв!м

зоол 1036411950

(чооўолә!ш)

DEL?

sawəaudo

Jo oipe иел

BESCHRIJVING ВІЈ HET BLOKSCHEMA VAN BLAD 24

De hoofdbestanddelen van een bandrecorder zijn:
- Het mechanisme voor het transporteren van de magneetband.

= Het elektronische systeem voor het verwerken van het geluid.

Het bandtransport-mechanisme wordt aangedreven door een elektromotor, die
gevoed wordt door blok 10. Bij het opnemen wordt de band achtereenvolgens
langs de wiskop (Wi) en de opneemr-weergeefkop (O-W) getrokken,

Bij het weergeven wordt de wiskop niet gebruikt.

De snelheid waarmee de band wordt getransporteerd moet in beide gevallen
vanzelfsprekend gelijk zijn, De bij bandrecorders toegepaste snelheden
zijn internationaal vastgelegd en zijn: 76, 38, 19, 9,5, 4,75 en 2,4 cm
per sec. Bij niet-professionele toepassingen wordt voor top-kwaliteit een

bandsnelheid van 19 cm/s toegepast.

Bij lage snelheden komen de signalen met hoge / lage frequenties

in gedrang.

Het nadeel bij hoge snelheden is dat de capaciteit van de band

groter / kleiner | wordt.

Het transportmechanisme is zo geconstrueerd dat bij het terugzoeken van
geregistreerde informatie, de band snel voor- en achteruit kan worden be-

wogen. In dit geval zijn beide koppen buiten bedrijf.

Het elektronische systeem van een bandrecorder bestaat ook uit een opneem-

gedeelte en een weergeefgedeelte.
Bij het opnemen staat de schakelaar 5 in stand 1.

wisselspanningen (blok 4),

© Dit signaal (of geluidssignalen van radio of pick-up) worden via een
verzwakker (blok 5) en een versterker (blok 6) toegevoerd aan de opneem-
kop (O-W).
De knop van de verzwakker wordt zo ingesteld dat bij de sterkste pas-
sages van het geluid de versterker en de opneemkop nog juist niet worden

overbelast. Dit niveau wordt aangegeven door de indicator van blok 3.

C34.25

е De magneetband passeert vóór het opnemen de wiskop (Wi). De wis-stroom
wordt geleverd door een sinusoscillator (blok 1).
In het blokschema zien we dat het signaal van de oscillator óók naar de
opneemkop wordt gevoerd. M.b.v. dit signaal wordt de opneemkop voorge-
magnetieeerd. De voormagnetisatie-stroom moet veel kleiner zijn dan de

wis-stroom. Daarom is de verzwakker van blok 2 nodig.

Bij het weergeven staat S in stand 2,

a Het signaal van de weergeefkop wordt via een versterker (blok 8) toe-
gevoerd aan een luidspreker (blok 9). Hierin wordt het elektrisch sig-

naal weer omgezet in evenredig geluid.

Ф M.b.v. de volumeregelaar van blok 7 kan men de geluidssterkte instellen.

С34.26

PRINCIPE-SCHEMA VAN EEN BANDRECORDER

C34,27

OEFENINGEN

De navolgende vragen hebben betrekking op het princípe-schema volgens
blad 27,

In dit principe-schema is:
K = de opneemweergeefkop

K, = de wis-kop

ME = de niveau-indicator

Bi = de microfoon-ingang

М = de elektromotor voor het transporteren van de magneetband.

Bij het opnemen staan alle schakelaars 1 "їп" en alle schakelaars 2. "Чык",

Bij het weergeven staan alle schakelaars 2 "їп" en alle schakelaars 1 "uit".

1. Volg bij het opnemen het signaal vanaf de microfooningang tot aan de

орпеешкор.

Het signaal passeert achtereenvolgens de blokken: ams

2. Volg bij het weergeven het signaal vanaf de weergeefkop tot aan de

luidspreker.

Het signaal passeert achtereenvolgens de blokken: Tae
3. Blok 2 wordt kortgesloten bij het

Blok 3 wordt kortgesloten bij het

Welk blok wordt zowel bij het opnemen als bij het weergeven gebruikt?

С34.28

4. Noem de functies van de diverse blokken.

Geef tevens aan of ze bij het opnemen, bij het weergeven of in beide
gevallen worden gebruikt.

Blok Functie Opnemen / Weergeven

BEEREN

5. Blok 1

Tussen de emitter van de TS428 en de basis van de 15427 zit een tegen-
koppelcircuit.

Bij het opnemen van geluid ziet de (vereenvoudigde) schakeling eruit
zoals in fig. a is weergegeven.

Bij het weergeven is de schakeling zoals fig. b aangeeft.

C34 „29

è Het tegenkoppelcircuit volgens fig. а is een

hoogdoorlatend/laagdoorlatend filter.
- De tegengekoppelde spanning Uş İs groter bij hoge/lage
frequenties.

- Signalen met lage frequenties worden bij het opnemen dus

meer/minder versterkt dan signalen met hoge frequenties,

hoogdoorlatend/laagdoorlatend circuit.
- De tegengekoppelde spanning ug is groter bij hoge/lage
frequenties.

= Signalen met lage frequenties worden bij het weergeven dus

meer/minder versterkt dan signalen met hoge frequenties,

e Waarom werkt men bij het opnemen en weergeven niet met dezelfde amplitude-

frequenties-karakteristiek?

T ЖИЕ)!

6. Blok 4

- De wis-oscillator is een RC / LC type.

— De spoel van de oscillatorkring wordt gevormd door de spoel van de

C34, 30

SAMENVATT ING

a In deze les zijn de volgende analoge systemen behandeld:
- Een radio-zender.
= Een radio-ontvanger.
- Een audio-bandrecorder.

Bij al deze systemen gaat het om het verwerken van geluid.

Ф Geluid kan worden omgezet in elektrische spanningen d.m.v., een microfoon.
Elektrische spanningen kunnen worden omgezet in geluid d.m.v. een luid-
spreker.

Geluid kan worden getransporteerd d.m.v.:

- De ruimte.

— Draadverbindingen.

Vóór transport: omzetting geluid elektrische spanning.
Na transport: omzetting elektrische spanning > geluid.
- De ether.

Vóór transport: omzetting geluid->-gemoduleerde elektrische spanning.

Na transport: omzetting gemoduleerde elektrische spanning geluid.

ө In een radio-zender vindt achtereenvolgens plaats:
Omzetting geluid ”LF-spanning,
Modulatie (AM of FM),
Omzetting gemoduleerde HF-spanning elektro-magnetische golven.

Ф In een ontvanger gebeurt het omgekeerde.
Omzetting elektro-magnetische golven »-gemoduleerde HF-spanning,
Demodulatie of detectie (AM of FM),

Omzetting LF-epanning geluid.

е M.b.v. een ontvangantenne (bijv. ferriet-antenne) worden elektro-magne-
tische golven omgezet іп elektrische spanningen.
Het selecteren van het gewenste zendersignaal uit de vele andere zender-
signalen gebeurt met resonantiekringen.
Voor het selectief versterken van hef gewenste zender-signaal maakt men

in radio-ontvangers gebruik van het super-heterodyne principe.

C34.31

© Bij een bandrecorder gebeurt het volgende:
Opnemen: Omzetting geluid elektrische spanning,
Versterken,
Omzetting elektrische spanning magnetisme.
Weergeven: Omzetting magnetisme»elektrische spanning,
Versterken,

Omzetting elektrische spanning->geluid.

Ф Het opnemen en het weergeven gebeurt met één en dezelfde magneetkop.
Voor het wissen van de magneetband is er een aparte wiskop. De lucht-
spleet van een wiskop ís aanzienlijk groter dan die van een opneem-
weergeefkop .
Voormagnetisatie is nodig om het registreren van zwakke signalen mogelijk

te maken en vervorming van sterkere signalen te vermijden.

C34.32

NAAM: [

7 жы

OEFEN INGEN

De volgende oefeningen zijn op zich zelf staande vragen (dus geen ketting-
vragen). Ze hebben betrekking op het blokschema dat op blad 34 is afge-
beeld. Voor de blokken 6 еп 8 wordt dezelfde versterker gebruikt.

1. Na het opnemen blijkt dat het opgenomen geluid is vermengd met geluids-

informatie die eerder op de band was aangebracht.

Welk blok kan defect zijn? E
Welk onderdeel kan defect zijn? (bete aa

2. De bandrecorder neemt niet op terwijl de indicator (blok 3) voldoende
uitslag geeft?

Welk onderdeel is defect? И]

3. Na het opnemen blijkt dat de zwakke passages van het opgenomen geluid

nauwelijks hoorbaar zijn en de sterkere passages zijn vervormd.

Welk blok is waarschijnlijk defect? ERC

4. Geluid van radio en pick-up worden wél opgenomen; geluid via de micro-

foon niet.

Welk blok ie defect? lamel

5. Het apparaat neemt niet op en geeft ook niet weer.

Welk blok із waarschijnlijk defect? ЕЕ
Welk onderdeel kan defect zijn? el

6. Het apparaat neemt wel op maar geeft niet weer. De volumeregelaars

staan op maximum.

Welk blok is defect? B

7. De magneetband loopt te langzaam of te snel,

Welk blok is defect of moet worden bijgeregeld? [и ш

C34.33

BLOKSCHEMA BANDRECORDER

ріпјав

zaneBbiaem

Lens der

элеВзаам ар 100A

зеејабәзәшпуол

(2озео!ри)
залаб:агм

1030W
зоол

Bujpaon

pueqiosubew

seejeBasawnjon

atrerrstBas ap зоол

pinje6

ubewsooa
ue Verein

зоол 1032111950

счәвпәцав) STN

(woogoaorw)

1ewaudo

jo open

чел

CA. 34

E 55

HERHALING I

DE THEORIE VAN С 27 тм C 34

INLEIDING

In een analoog systeem kunnen we over het algemeen 4 hoofdbestanddelen
onderscheiden.

1. De ingangsinformatie-opnemer.

2. Het informatieverwerkend-systeem.

3. De uitgangsinformatie-weergever.

4. De voeding voor het geheel.

Ingangs- Informatie= Uitgangs-
informatie verwerkend- informatie
opnemer systeem weergever

Voeding

In deze cursus hebben we groepen van schakelingen behandeld die in een

analoog systeem bepaalde functies verrichten.

С35.1

C35.2

De groepen van schakelingen zijn:
1. Versterkerschakelingen.
2, Verzwakkerschakelingen.
3. Oscillatorschakelingen.
4. Voedingsschakelingen.
5. Omvormschakelingen.

6. Opneemschakelingen.

7. Weergeefschakelingen.
8. Transportschakelingen.
9. Geheugenschakelingen.
10. Mengschakelingen.

10,

bijbehorende functies zijn:
Versterken.

Verzwakken,

Oscilleren.

Voeden.

Omvormen,

. Opnemen.

Weergeven.
Transporteren.
Bewaren of opslaan.

Mengen.

De schakelingen 6 t/m 10 zijn іп de lessen 027 t/m C32 aan de orde geweest.

In C33 en C34 hebben we een aantal complete analoge systemen behandeld.

Over deze onderwerpen zal in de volgende les een test worden afgenomen.

Ter voorbereiding van die test gaan we in deze les de leerstof van C27

t/m C34 nog eens herhalen.

De les bevat een groot aantal oefeningen. Aan de hand hiervan kunt u zelf

ontdekken of uw kennis over de behandelde onderwerpen voldoende is. Hebt

u moeilijkheden met het oplossen van bepaalde vraagstukken, sla er dan de

desbetreffende lessen nog eens op na. Komt u er dan nog niet uit, leg de

problemen dan voor aan uw docent.

Werk deze les serieus door; іп de volgende les moet u zelfstandig de vraag-

stukken kunnen oplossen.

OPNEEMSCHAKELINGEN (zie C27)

tie wordt omgezet in evenredige elektrische spanningen.

ө De belangrijkste eigenschappen van opneemschakelingen zijn:
- De gevoeligheid.
- De snelheid.
= Storende bijverschijnselen.

- De uitgangsweerstand.

Als geluidopnemer hebben we een drietal microfoons besproken.

= De kristalmierofoon die op het piëzo-elektrische principe berust is
erg gevoelig en heeft een frequentiegebied van 30-8000 Hz, Меп mag
er evenwel geen al te hoge eisen aan stellen. De B, bedraagt са, 1 МЯ.

- De elektrodynamische microfoon waarin een spoeltje op en neer wordt
bewogen in een magnetisch veld, is snelheidsgevoelig. Hoge tonen
geven een grotere uitgangsspanning dan lage.
Het frequentiegebied loopt tot са. 10.000 Hz.

= De eondensatormierofoon is in feite een condensator waarvan de capa-
citeit veranderd wordt. Het is een precisie-instrument dat voorname-
lijk in laboratoria gebruikt wordt. Er is altijd een hoge hulpspanning
nodig. De Ra is 80 - 100 MQ,

Ф Opnemers van licht.

— Van het principe van foto-geleiding wordt gebruik gemaakt bij de
LDR en de fotodiode. Het geleidingsvermogen neemt toe onder invloed
van licht.

Bij foto-dioden is dit effect alleen merkbaar in sperrichting. Ze
zijn minder gevoelig dan een LDR maar reageren veel sneller.

= In de fotoeel wordt gebruik gemaakt van de foto-emissie. Elektronen

treden uit de kathode als er licht op valt.

е Opnemers van temperatuur.
- NTC-weerstanden of thermstors worden gebruikt voor niet al te naww-
keurige temperatuurmetingen tot 150 à 200° c.
Te grote stromen door de NTC veroorzaken “valse warmte".
- Met een thermokoppel kunnen hoge temperaturen gemeten worden met grote
nauwkeurigheid, vooral als men twee gelijke thermokoppels gebruikt

waarvan één op een constante temperatuur wordt gehouden, bijv. 0° С.

C35.3

© Opnemers van mechanische trillingen.
7 de kristal-pick-up is gevoelig maar niet geschikt voor Hi-Li-weer-
gave,
= De elektrodynamische pick-up is minder gevoelig (vöörversterking is
к.

noodzakelijk) maar heeft een veel betere frequentiekarakterist
De snelheidsgevceligheid kan met een AC-filter gecorrigeerd worden.
= De elektro-magnetische pick-up die eveneens minder gevoelig en snel-

heidsafhankelijk is, wordt toegepast als zeer hoge eisen worden gesteld.

7 Andere trillingsopnemers berusten meestal op ееп van deze principes.

© Opnemers van mechanische krachten.
- Het rekstrookje zet allerlei vormen van kracht om in een weerstands-
verandering en maakt het meten en registreren van trek, druk, buiging,

torsie, etc. mogelijk.

TEST UZELF

1. Onderstaande schakeling bevat een condensatormicrofoon С, een voedings-
spanning U en een transformator T,
De voedingsspanning is 100 V.
De capaciteit van de condensatormicrofoon is in rust 200 pF.
T.g.v. een geluid trilt het membraan van de microfoon waardoor de capa-

citeit periodiek verandert van 190 pF naar 210 pF.

primaire secundaire
el
Т
в
geluid DN na „
NAAN ч
с
У= 100%

С35.4

- Hoe groot is de lading ор de condensatormicrofoon bij С = 190 pF Qp
en bij C = 210 pF (a)?

шел Al

Gedurende één periode van de geluidsfrequentie vloeit er een zekere

lading naar C heen en terug.

- Ное groot is de heengaande en teruggaande lading?

Ben 7 Zon 7

Ме nemen aan dat de frequentie van het geluid 1 kHz is.

- Hoe groot is de gemiddelde waarde van de wisselstroom door de primaire
van de transformator gedurende de positieve- of negatieve fase van een

periode.

- Hoe groot is de top-waarde van de wisselstroom door de primaire van de

transformator?

De primaire van Т heeft een zelfinductie van 100 шн.

- Hoe groot ie de top-waarde van de wisselspanning over de primaire van 7?

п.
De transformatie-verhouding van 7 із 22 = 10.
R

- Hoe groot is de top-waarde van de uitgangsspanning van de schakeling?

С35.5

WEE RG

С35.6

FSCHAKELINGEN (zie C28)

In deze les hebben we de werking van een aantal analoge weergevers
en de bijbehorende schakelingen besproken.
Weergeefschakelingen zijn schakelingen waarin elektrische informatie

wordt omgezet in evenredige niet-elektrische informatie.

De belangrijkste eigenschappen van weergeefschakelingen zijn:
- De gevoeligheid.

- De snelheid.

= Storende bijverschijnselen,

— De ingangsweerstand.

Weergevers van geluid.

Als geluidsweergever hebben we een drietal luidsprekers en de telefoon

besproken.

- De elektro-dynamische luidspreker is de meest gebruikte.
Het frequentiegebied van dit type luidspreker kan lopen van 60 Hz -
20.000 Hz maar hangt af van zijn afmetingen, de klankkast en een
juiste aanpassing aan de versterkeruitgang. De impedantie verschilt
van type tot type en ligt tussen 3 еп 800 0.

- De elektro-statieche en de piëzo-elektrische luidspreker worden alleen
als hoge-tonen weergever toegepast.

- De meest gebruikte telefoons werken volgens het elektro-magnetische

of volgens het elektro-dynamische principe.

Verplaatsingsweergevers,

We hebben drie typen meetinstrumenten behandeld.

- De draatspoelmeter is in de elektronica het meest gebruikte analoge
meetinstrument. Het reageert op de gemiddelde waarde van de toege-
voerde stroom. Bij het meten van wisselstromen wordt een gelijkrichter
vooraf geschakeld.

Het opgenomen vermogen is gering: bijv. 10 uw.

- De elektro-magnetische meter is veel ongevoeliger dan de агааіврое1-
meter en wordt daarom voornamelijk іп de sterkstroomtechniek toege-
past. De meter reageert op de effectieve waarde van de te meten stroom.

7 De elektro-statische meter is een laboratoriuminstrument. Het орвепо-
men vermogen is nihil.

De meter reageert op de effectieve waarde van de aangelegde spanning.

Ф Thermische weergevers.
Als voorbeeld hebben we een thermokoppel mêt thermo-element behandeld.
M.b.v. een thermokoppel-meter kan men de effectieve waarde van HF-stro-
men of van niet-sinusvormige stromen meten. Het opgenomen vermogen van

dit type meetinstrumenten is 10 а 100 mW.

Ф VWeergevers van licht,
= De gloeilamp neemt relatief veel energie ор, het rendement is Laag en
de levensduur gering.
- De gasgevulde lampjes hebben een lange levensduur. De benodigde spanning
is hoog (vanaf 60 У).
= De LED werkt bij lage spanningen (1,5 а 2,5 V); de opgenomen stroom
is 10 2 20 mA.

TEST UZELF
1. De spanning waarvan hiernaast 4 U d i z HEEE
het verloop is afgebeeld, wordt 1007 i;
f H H
achtereenvolgens toegevoerd aan =
ii HEt i
een draaispoelmeter en aan een Ee "E: = F
elektro-statische meter. = El H
ii
= ЕНЕНЕ
- Hoe groot is de uitslag van 71007 Н
Ss р D ШЕШИП

de draaispoelmeter?

- Wat wijst de elektrostatische

meter aan?

С35.7

Een luidspreker van 5 N is opgeno-

men in de emitter-leiding van een

transistor (zie fig.).

De voedingsspanning van de schake- —
ling is 10 V. De ingangsspanning

и. is sinusvormig. De instelling и,
1 ч 50
van de transistor еп de grootte
van U, zijn zodanig, dat over de
luidspreker de maximale wisselspan-

ning ontstaat.

= Hoe groot is bij benadering de maximale onvervormde wisselspanning

over de luidspreker?

Vietnan `

= Ное groot is ongeveer het maximale vermogen in de luidspreker?

Seet?

Hiernaast ie het principe van

een elektro-statische luid-

spreker afgebeeld.
vaste plaat

Vie Sb

Tengevolge van de wisselspanning beweegbare plaat
и beweegt de conus van de luid-
spreker heen en weer, in het rit-

me van de frequentie van u,.

Wat gebeurt er met de bewegings-frequentie van de conus als Die > v?

TRANSPORT-SCHAKELINGEN (zie C29)

ә In deze les hebben we 4 soorten transportschakelingen besproken:
= Transport d.m.v. elektrische informatie via kabels,
Ss Transport, d.m.v. ultrasone golven via het medium lucht.
- Transport d.m.v. elektro-magnetische golven via de ruimte,

— Transport d.m.v. licht=-golven via glasvezels.

è Bij transport van elektrische informatie is van belang:
= De transport-tijd.
= Het energie-verlies in de transportschakeling.
- De vervorming van de informatie tijdens het transport.

- De aan de informatie toegevoegde stoorsignalen.

e Informatie-transport via kabels vindt vooral toepassing bij middenlange

en korte afstanden.

= Twee soorten kabels worden veelvuldig gebruikt: parallelkabel en
coaxiaalkabel,

= Bij gebruik van een kabel dient men deze zowel aan het begin als аап
het einde af te sluiten met weerstanden waarvan de waarde overeenkomt
met die van de karakteristieke weerstand R, van de kabel,

= Als іп een praktische situatie de gewenste aanpassingen niet direct
realiseerbaar zijn, dan dient men ор de juiste plaatsen aanpassings-
schakelingen toe te passen.

= Praktische waarden voor R zijn: 50 9, 60 0, 75 R, 135 9, 300 9 en
600 Q. De voortplantingssnelheid in de kabels is ongeveer 250.000 km/s.
De demping van praktische kabels is nogal afhankelijk van de frequentie
van het te transporteren signaal; oriënterende waarden:
-0,1 dB/m bij 100 MHz, -0,3 dB/m bij 800 MHz.

@ Voor het transporteren van elektrische informatie over grote afstanden
of in moeilijk toegangkelijke gebieden wordt vaak gebruik gemaakt van
elektro-magnetische golven.

- Aan de zendzijde wordt een zendantenne gebruikt om elektrische span-
ningen om te zetten in elektro-magnetische golven.
Belangrijke eigenschappen van zendantennen zijn: het stralingsdiagram

en de stralingsweerstand.

С35.9

è — Aan de ontvangzijde wordt ееп ontvangantenne gebruikt om elektra-mag-
netische golven om te zetten in elektrische spanningen.
Belangrijke eigenschappen van ontvangantennen zijn: het richtings-
diagram en de effectieve antennehoogte.
- Veel voorkomende antennen: de open- еп de gevouwen- bA-dipool, de
Yagi-antenne, de verticale antenne, de raamantenne еп de ferroceptor.

- De voortplantingssnelheid van elektro-magnetische golven is 300.000 km/s.

© Ultrasone golven met lucht als transportmedium worden alleen voor korte
afstanden gebruikt.
- Aan de zendzijde wordt een speciale luidspreker gebruikt om elektrische
spanningen om te zetten in luchttrillingen.
- Aan de ontvangzijde wordt een speciale microfoon gebruikt om lucht-
trillingen om te zetten in elektrische spanningen.
- De voortplantingssnelheid van ultrasone golven in lucht is ca. 340 m/s.

Het energie-verlies is betrekkelijk groot: -1 dB bij 100 kHz.

Ф Glasvezels als transportmedium zullen in de naaste toekomst worden toe-
gepast op plaatsen waar nu nog kabels worden gebruikt.
= Bij glasvezeltransport wordt аап de zendzijde een speciale lichtgeven-
de diode gebruikt om elektrische informatie om te zetten in licht.
- Aan de ontvangzijde gebruikt men speciale lichtgevoelige dioden om
licht om te zetten in elektrische spanningen,
— De voortplantingssnelheid van licht=golven in glas is са. 200.000 km/s.

Het energie-verlies is gering: < 0,01 dB/m.

С35.10

TEST UZELF

l. Hieronder zijn twee antennen afgebeeld: een dipoolantenne А en een

= Schets hierboven het richtingsdiagram van beide antennen.

Yagi-antenne B.

- Welke antenne moet men het nauwkeurigst richten?

- Met welke antenne kan men het grootste signaal ontvangen?

2, Een IV-ontvangantenne wordt via een antenne-versterker en een kabel

verbonden met de ingang van een TV-ontvanger.

antenne
WR, = 750)

versterker

(R, =150Q; R, = 3000)

ontvanger

СА, = з000)

kabel (R = 3000)

— Op welke plaats in dit systeem dient men een aanpassingsschakeling
toe te passen? (Geef dit aan m.b.v. een pijl).
— Hoe groot moet de B, еп de В, van de aanpassingsschakeling zijn,

opdat het geheel reflectievrij werkt?

R. = Q
і

3. Door een zendantenne met een stralingsweerstand van 300 0 vloeit een

effectieve wisselstroom van 10 A.

Hoe groot is het uitgestraalde vermogen?

Р = IKW

€35,11

DE GEHEUGENFUNCTIE (zie C30)

С35.12

- Geheugens waarbij de informatie voor onbepaalde tijd kan worden opge-
slagen.
= Geheugens die de informatie vertragen en daardoor een beperkte tijd

vasthouden.

Als elektrische informatie voor langere tijd moet worden opgeslagen
wordt deze in niet-elektrische vorm bewaard, bijv. op plaat of band.
Het omzetten van de elektrische informatie in een niet-elektrische is
daarbij noodzakelijk.

Het omgekeerde moet gebeuren als men weer over de elektrische informa-

tie wil beschikken.

De belangrijkste eigenschappen van een geheugen zijn:

- De capaciteit: de hoeveelheid informatie die пеп kan opslaan.

- De getrouwheid: de mate van overeenkomst tussen de ná opslag weerge-
geven informatie en de oorspronkelijke informatie,

= De toegankelijkheid: de snelheid waarmee opgeslagen informatie uit

het geheugen kan worden gehaald.

De capaciteit van magneetband (of filmrol) per eenheid van volume is
groter dan die van een grammofoonplaat maar kleiner dan van een V.L.P,
Bij de opname van geluid op band of plaat worden de passages met hoge
frequenties met grotere amplitude geregistreerd dan die van het orgine-
le geluid. Bij passages met lage frequenties wordt de sterkte verminderd.
Dit noemt men dynamiek-compressie, Bij de weergave van het geluid wordt
deze afwijking van de getrouwheid gecorrigeerd. Dit noemt men dynamiek-

expansie,

® De belangrijkste eigenschappen van vertragingsschakelingen zijn:

- De vertragingetijd: het tijdsverschil tussen in- en uitgangssignaal.

- De getrowdheid: de mate van overeenkomst van het uitgangssignaal met
het ingangssignaal.

- Het rendement. de verhouding van het uitgangsvermogen еп het ingangs-

vermogen.

è Kortstondige tijdsvertragingen (tot са. 1 us) kunnen met zuiver elektro-
nische schakelingen worden verkregen, bijvoorbeeld met een LC-vertra-

gingslijn of met een vertragingskabel.

® Voor vertragingen groter dan enige Us gebruikte men tot nog toe in hoofd-
zaak elektro-mechanische vertragingssystemen.
De getrouwheid en het rendement zijn echter minder gunstig dan van
elektronische vertragingen. Bovendien zijn deze systemen nogal kwetsbaar

en duur.

© Het "emmertjes'-geheugen is een zuiver elektronische vertragingsschake-
ling waarmee vertragingstijden tot enige tientallen ms kunnen worden
bereikt.
De vertragingstijd is binnen bepaalde grenzen continu instelbaar.

Het "emmertjes''-geheugen is in IC-vorm te fabriceren,

TEST UZELF

1, Bij de opname van een grammofoonplaat wordt voor de dynamiek-compressie

het volgende filter toegepast.

с
mierofoonsignaal U; —>— | dl | —> Uy, (naar snijbeitel)

Ба]

- De sterke passages in de muziek, die hoofdzakelijk voorkomen bij de

lage/hoge frequenties, worden door het Filter

- De zwakke passages іп de muziek, die hoofdzakelijk voorkomen bij de

lage / hoge frequenties, worden door het filter

veel /we 9 verzwakt.

- Teken hieronder het RC-filter dat bij de weergave van de muziek voor

de dynamiek-expansie kan zorgen.

P ы УУ

Ee ——
|

pick-up signaal U —> | | — U, (naar luidspreker)
| |
б]

In de Y-versterker van een oscilloscoop wordt vaak een vertraging toe-

gepast. Dit doet men om:

= De helderheid te vergroten. о
= De tijdbasis te laten starten nadat

het Y-signaal de beeldbuis heeft be-

reikt, о
= De tijdbasis te laten starten voordat

het Y-signaal de beeldbuis heeft be-

reikt, о
= De tijdas uit te rekken (X.MAGN.). о

Een elektro-mechanisch vertragingssys-

teem is hier op ware grootte getekend.

De voortplanting van het signaal is met
pijlen aangegeven.

De voortplantingssnelheid in het medium
is 1 km/s.

- De vertragingstijd van dit systeem is:

OPTELSCHAKELINGEN EN AFTREKSCHAKELINGEN (zie C31).

Deze les handelt over de funtie mengen.

Mengschakelingen zijn uitgerust met
meer dan Één ingang waaraan men de

te mengen signalen toevoert. Ze heb-

mengschakeling

ben één uitgang waarvan men het

mengresultaat afneemt.

Onder mengen verstaan we het verwerken van een aantal signalen tot
Één mengsignaal waarin de eigenschappen van de oorspronkelijke signalen

herkenbaar zijn.

De belangrijkste eigenschappen van mengschakelingen zijn:
- De ingangsweerstand van elk van de ingangen.
- De uitgangsweerstend,

- De overdracht,

In de les zijn een aantal optelschakelingen en aftrekschakelingen aan
de orde geweest.

Bij optelschakelingen is de uitgangsspanning evenredig met de som van
de ingangsspanningen.

Bij aftrekschakelingen is de uitgangsspanning evenredig met het verschil

van de twee ingangsspanningen.

Voor het optellen van spanningen kan men gebruik maken van:

= Spanningsdelers met weerstanden (passieve optelschakelingen).

- Optelversterkers (actieve optelschakelingen).

Bij eerstgenoemde worden de ingangesignalen verzwakt. Bij laatstgenoemde
kan naast optelling tevens versterking plaatsvinden.

De operationele versterker is bijzonder geschikt voor het optellen van

spanningen.
Door optelling van twee sinusspanningen met bijna gelijke frequenties

ontstaan "zwevingen". Het aantal zwevingen per seconde is gelijk aan

het frequentieverschil van beide signalen.

C35, 15

© De som (resp. het verschil) van twee sinusvormige spanningen met gelijke
frequenties verloopt ook sinusvormig.
De som (resp. het verschil) van twee sinusvormige spanningen met onge-

lijke frequenties verloopt niet-sinusvormig.
Ф Voor het aftrekken van spanningen kan men gebruik maken van:
- Een omkeerschakeling mét een optelschakeling.

= Een verschilversterker.

Ф Voor het bepalen van het verschil tussen twee geaarde spanningen is

een als verschilversterker geschakelde op-amp bij uitstek geschikt.

a Bij spanningsmetingen tussen twee punten die vrij van aarde liggen ont-

staan gemakkelijk meetfouten t.g.v. stoorsignalen.

TEST UZELF

1. Deze mengschakeling is een

optel/aftel schakeling

- Bereken de uitgangsspanning Mu:

С35.16

2. Aan de ingangen van een optelschakeling worden twee sinusvormige span-
ningen toegevoerd waarvan de frequenties bijna gelijk zijn.

De uitgangsspanning heeft een verloop zoals hieronder is afgebeeld.

S гы

tis)

- Het tijdsverschil tussen de minima van ч, is 5
- Het frequentie-verschil tussen de ingangsspan-

а ie Г пв]

3. Aan de ingangen van de hieronder weergegeven verschilversterker worden

twee bijna evengrote gelijkspanningen aangelegd. De resulterende uit-
gangsspanning is 100 mV. (Punt A is negatief t.o.v. B).
Daarna wordt de spanning op de min=ingang losgenomen; de uitgangsspan-

ning is nu 10 V.

- Hoeveel is het verschil tussen Uri en ә?

- Hoe groot is Шуу?

U, = шү

С35.17

ENIGE BIJZONDERE MENGSCHAKELINGEN (zie C32)

In deze les zijn de volgende menschakelingen aan de orde geweest,
- Een Érequentie-transformatie-schakeling.

- Poortschakelingen.

-= Een AM-modulator.

— Een FM-modulator.

Een frequentietransformatie-schakeling gebruikt men als de Frequentie
van een signaal naar een willekeurig hogere of lagere waarde moet wor-
den gebracht.

Men maakt dan gebruik van een 2° signaal dat net het oorspronkelijke sig-
naal wordt gemengd. Het resultaat is, dat er een uitgangsspanning ont-
staat waarvan de frequentie gelijk is aan de вот of het verschil van de

frequenties van de ingangssignalen.

Ingangssignalen: иір met de frequentie Р
изә met de frequentie f

Uitgangssignalen: u, met de frequentie (f, + f3) óf Фу?)
SE (f, - fp-

Met behulp van een poortschakeling wordt een gegeven signaal naar wens
wél of niet doorgelaten,

Dit gebeurt m.b.v, een 2° signaal (de zogenaamde schakelspanning) die de
mengschakeling al of niet blokkeert.

We hebben als praktische toepassing een fasemeter behandeld.

Ingangssignalen: uiy
uiz (de schakelspanning)
Uitgangsignaal: и,» bestaande uit delen van TE

(welke delen, wordt bepaald door и).

Een modulatieschakeling moduleert een LF-signaal ор een HF-draaggolf.

Dit gebeurt o.a. іп een radio- en іп een TV-zender.

Bij een amplitude-modulator wordt het LF-signaal іп de amplitude van
de draaggolf verwerkt.
Ingangssignalen: Une (draaggolf)
nur (de informatie)
Uitgangssignaal: Han (4.1. een HF-signaal waarvan de amplitude variëert

met de frequentie van ңү)

Bij een frequentie-modulator vindt een zodanige menging plaats dat het
LF-signaal tot uiting komt in de frequentie van de draaggolf.
Ingangssignalen: ER (draaggolf)

WÉI (de informatie)
Uitgangssignaal: Ken (4.1. een HF-signaal waarvan de frequentie variëert

in het ritme van и

1e)”

TEST UZELF

1. Hiernaast is een frequentie-
transformatie-schakeling af-

gebeeld.

De resonantiekring is afge-
stemd op 450 kHz,

Aan beide ingangen worden
sinusvormige signalen toe-
gevoerd. De frequentie van
u 18 1 MHz; die van WÉI
is 1450 kHz,

Hoe hoog is de frequentie

van de uitgangsspanning ut

f= kHz

С35.19

€35.20

2. Hoe groot is de uitgangsspanning H

van deze poortschakeling bij de

volgende ingangsspanningen?

(De dioden stellen we ideaal).

3. Van een mengschakeling is de versterking voor het ene ingangssignaal

(и; |) afhankelijk van de amplitude van het andere ingangssignaal u,

(zie figuur).

De amplitude van Wi

De amplitude van Uize is 4 V; de frequentie | kHz.

is 10 mV; de frequentie 5 kHz.

Beide signalen zijn sinusvormig.

U (у)

mengschakeling Е

1 t (ms)

= Schets het verloop van de uitgangsspanning une

SYSTEMEN I (zie

C33)

е We hebben іп deze les ervaren hoe ingewikkelde elektronische systemen

met behulp van een functie-blokschema overzichtelijk kunnen worden weer-

gegeven.

Een versterkervoltmeter voor wisselspanning.

Een versterkervoltmeter voor gelijkspanning.

Een versterkervoltmeter voor gelijk- ёп wisselspanning.
Een frequentiemeter.

Een fasemeter.

Een oscilloscoop.

е In deze blokschema's komen de volgende groepen van schakelingen voor:

Versterkers,

Verzwakkers ,
Oscillators.
Voedingsschakelingen.
Omvormers.

Weergevers.
Vertragingsschakelingen.

Mengschakelingen.

Ф Het werken met functie-blokschema's sluit bijzonder goed aan bij het

dagelijkse werk van de elektronica-monteur,

In toenemende mate wordt er in de analoge techniek gebruik gemaakt
van IC's, IC's bevatten schakelingen met bepaalde functies, Zo zijn
er IC's waarin complete versterkers zijn ondergebracht, De blokken
in een blokschema komen dan overeen met de blokken (units) in een
elektronisch apparaat,

De volgorde waarin de schakelingen van een systeem zijn gemonteerd
komt vaak overeen met de volgorde van de blokken in een blokschema.
А15 een monteur bezig is met het repareren of controleren van een
elektronisch systeem heeft hij bewust of onbewust het blokschema
van het systeem voor ogen.

Per blok gaat hij na of ze goed functioneren. Hij volgt het signaal
door het blokschema,

€35.21

- Blijkt een blok zijn functie niet goed uit te voeren dan moet hij
dit verhelpen.
Is het defecte blok een IC dan moet de monteur dit blok іп zijn ge-

heel door een ander vervangen; de defecte IC wordt weggegooid.

Ф Bij de technische gegevens van een elektronisch systeem worden meestal
naast het principe-schema ook een blokschema gegeven. Door vergelijking
van beide kan men vrij gemakkelijk nagaan wat bepaalde onderdelen van

een systeem doen of behoren te doen.

TEST UZELF

Hieronder is het functie-blokschema van een sinus/blok-generator af-

gebeeld.

verstarkar verzwakker

voor blok- en
sinusspanning

Frequentie- amplitude- amplitude

regelaar regelaar regelaar (stappen)
(continu)
weergever
м
6
Bestudeer dit blokschema aandachtig.
— Als de schakelaar S in stand 1 staat verloopt de uitgangsspanning ua
sinusvormig / blokvorm: a]
22

- Als S іп stand 2 staat verloopt de uitgangsspanning

| sinusvormig / blokvormig]

= Als men aan de continu-verzwakker regelt verandert de uitslag van de
- Als men aan de stappenverzwakker regelt verandert de uitslag van de

meter M wel / et

Veronderstel dat de generator defect is.

- Er is wél een sinusvormige uitgangsspanning, maar geen blokvormige

uitgangsspanning.

Welk blok is defect? | Blok no,

= Er is wêl een meteruitslag maar geen uitgangsspanning.

Welk blok is defect? Blok по.

- De uitgangsspanning is te laag; de bedieningsorganen werken normaal.

Welk blok is defect? Blok по.

Het bepalen van de grootte van de uitgangsspanning.

- De weergever geeft 7 V aan. De stappenverzwakker is ingesteld op
-40 dB.

зе pe de E E Den

- Waarom wordt de weergever niet direct met de uitgang verbonden?

De uitgangsspanning zou dan direct afleesbaar zijn.

С35.23

SYSTEMEN ІТ (zie С34)

C35,24

In deze les zijn de volgende analoge systemen behandeld:
- Een radio-zender.

- Een radio-ontvanger.

- Een audiorbandrecorder.

Bij al deze systemen gaat het om het verwerken van geluid.

Geluid kan worden omgezet in elektriscne spanningen d.m.v. een micro-
foon.
Elektrische spanningen kunnen worden omgezet in geluid d.m.v. een luid-
spreker.
Geluid kan worden getransporteerd d.m.v. ;
= De lucht.
- Draadverbindingen.
Vóór transport: omzetting geluid elektrische spanning.
Ná transport: omzetting elektrische spanning geluid,
- De ruimte.
Vóór transport: omzetting geluid=elektro-magnetische golven.

Ná transport; omzetting elektro-magnetische golven» geluid.

In een radio-zender vindt achtereenvolgens plaats:
Omzetting geluid >-LF-spanning
Modulatie (AM of FM)

Omzetting gemoduleerde НР-зраппіпр э е1екіто-тавпегізсће golven.

In een ontvanger gebeurt het omgekeerde:
Omzetting elektro-magnetische golven—-gemoduleerde HF-spanning.
Demodulatie of detectie (АМ of FM).

Omzetting LF-spanning > geluid.

М.Ъ.у. een ontvangantenne (bijv. ferriet-antenne) worden elektro-mag-
netische golven omgezet in elektrische spanningen.

Het selecteren van de gewenste zender uit de vele andere zendersignalen
gebeurt met resonantiekringen.

Voor het selectief versterken van het gewenste zender-signaal maakt men

in radio-ontvangers gebruik van het super-heterodyne principe.

Ф Bij een bandrecorder gebeurt het volgende:
Opnemen: Omzetting geluid elektrische spanning.
Versterken.
Omzetting elektrische spanning» magnetisme.
Weergeven: Omzetting magnetismemelektrische spanning.
Versterken,
Omzetting elektrische spanning -> geluid.

Ф Het opnemen en het weergeven gebeurt met een en dezelfde magneetkop.
Voor het wissen van de magneetband is er een aparte wiskop. De lucht-
spleet van een wiskop is aanzienlijk groter dan die van een opneem-
weergeefkop.

Voormagnetisatie is nodig om het registreren van zwakke signalen mo-

gelijk te maken en vervorming van sterkere signalen te vermijden.

C35.25

TEST UZELF

mengtrap

орпетег

Сапёеппе) frequentie-

transformator

verzwakker LF-versterker waergever

volume- (luidspreker)

Een AM-ontvanger waarvan hierboven het blokschema is getekend, is afge-
stemd op een zender met een draaggolffrequentie van 1 MHz. De draaggolf
van deze zender is AM-gemoduleerd met een signaal van 400 Hz.

De middenfrequentie van de ontvanger is 480 kHz,

Geef hieronder met een kruis (x) aan of de signalen op de plaatsen A t/m H
gemoduleerd of ongemoduleerd zijn.

Vul tevens in hoe hoog de frequenties van de diverse spanningen zijn.

Eigenschappen van de spanningen

ees
gemoduleerd

Cemoduleerd Frequentie Frequentie

modulatie

Frequentie

Plaatsen аворо

С35.26

C 57

HERHALING 11

DE METINGEN VAN VOORGAANDE LESSEN

INLEIDING
In de herhalingslessen C13 en C25 zijn de volgende metingen behandeld:

a. Stroom- en spanningsmetingen:
- gemiddelde waarden,
= top-waarden,
=- effectieve waarden van sinusvormige signalen,
— frequenties,

— periodetijden.
b. Metingen van de ingangsweerstand van een schakeling.
с. Metingen van de uitgangsweerstand van een schakeling.

d. Metingen van overdrachtseigenschappen:
= versterking,
= verzwakking,
- amplitude-Érequentie-karakteristiek; bandbreedte,
- faseverschuiving,

- vervorming.

Verder zijn er een aantal onderwerpen aan de orde geweest.
- De meetopstelling.
- Enkele regels bij het meten.
= Triggeren in de oscillografie.

- Het ijken, het instellen en het aflezen van meetinstrumenten.

С37.1

Aan deze lijst ontbreken nog enige metingen die voor de elektronica-mon-
teur bij zijn dagelijkse werk van belang kunnen zijn.

Deze zijn:

1. Weerstandsmetingen.

2. Capaciteitsmetingen.

3. Zelfinductiemetingen.

4. Tijdintervalmetingen.

Deze metingen worden in deze les alsnog behandeld.

HOE WE DEZE LES INRICHTEN

C37,2

Ме beginnen met het onderwerp: Meetfouten ten gevolge van de inwendige
weerstand van ampère- en voltmeters.

Vervolgens worden bovengenoemde metingen 1 t/m 4 behandeld.

Tenslotte krijgt u enige meetopdrachten waarbij het geleerde kan worden
toegepast. Als u daarbij moeilijkheden ondervindt, raadpleeg dan de docent.
In de volgende les dient u in staat te zijn, zónder hulp van docent of

collega, een metingentest uit te voeren.

MEETFOUTEN TENGEVOLGE VAN DE INWENDIGE WEERSTAND VAN AMPERE-METERS

OEFENING

Bij het meten van elektrische stromen maakt men gebruik уап stroommeters ,
ook wel атрёге-теегв genoemd. Om stromen te meten moet men de leiding
waar de stroom doorheen gaat onderbreken en de stroommeter in de open
plaats aanbrengen.

In onderstaande figuren wordt de stroom door een lampje H gemeten.

meter wordt aangesloten op het punt waar de stroom naar toe vloeit,

De stroom van een batterij vloeit van de + pool via de belasting naar de
= pool van de batterij.

Bij het meten van wisselstroom mag men de klemmen van de meter willekeurig

met de twee punten van de schakeling verbinden.

Geef in de figuren а en b met een kruisje аап waar de "+"-klem van de meter

dient te zijn vastgemaakt,

Op het moment dat de stroommeter wordt aangesloten neemt de stroom door
het lampje af. Dit komt omdat de inwendige weerstand van de stroommeter
in serte met het lampje wordt geschakeld. De stroom die door de meter
wordt aangegeven is dus Zager dan de stroom die men wenst te meten. Deze
meetfout is te verwaarlozen als de inwendige weerstand van de ampêre-meter

zeer klein is t.o.v. de weerstand van het lampje.
De algemene regel is:

Kies bij stroommetingen een ampêre-meter waarvan de inwendige weerstand

zeer klein is t.o.v. de totale weerstand tussen de meetpunten.

С37,3

QEFENING

Om meetfouten te voorkomen moet de R
В; van de A-meter zeer klein zijn ës
t.o.v.:

o в „(Da GOH

В + (R van Н)

R van Н (А)
R+ (R van H) + (R, van de

bron 4р)

ooo

MEETFOUTEN TENGEVOLGE VAN DE INWENDIGE WEERSTAND VAN VOLTMETERS

Bij het meten van elektrische spanningen maakt men gebruik van epanninge-
meters; ook wel volt-metere genoemd, Bij spanningsmetingen gaat het om het
bepalen van het verschil in spanning tussen twee punten in een elektrisch
circuit. Een spanningsmeter wordt dan ook verbonden met die punten мааг-

tussen het te meten spanningsverschil staat.

In nevenstaande figuur wordt de

spanning over de onderste weer-

stand van een spanningsdeler

gemeten. Bij het meten van

gelijkspanning dient men егор
"+"

te letten dat de "+" van de

meter wordt verbonden met het

punt waarop de hoogste spanning

staat.

С37.4

OEFENING

In bovenstaande figuur wordt de "+" van de meter aangesloten op punt

Op het moment dat de spanningsmeter wordt aangesloten daalt de spanning
over Bj. Dit komt omdat de inwendige weerstand van de spanningsmeter paral-
lel aan R, wordt geschakeld. De spanning die door de meter wordt aangegeven
is dus lager dan de spanning die men wenst te meten.

De grootte van de aldus gemaakte meetfout hangt niet alleen af van de waar-
de van R,; В| speelt ook een rol. Dit kan men als volgt inzien:

Als bijv. В| = 0 Q, dan staat de V-meter direct over de batterij. Als we
even aannemen dat de batterij "ideaal" is (R; = 0 0), dan zal de meteruit-
slag overeenkomen met de ‘batterijspanning Up’ onafhankelijk van de waarde
van В).

De meetfout bij bovenstaande spanningsmeting is te verwaarlozen als de
inwendige weerstand van de voltmeter zeer groot is t.o.v, de parallel-
echakeling van В| еп R,. In de meetschakeling staat de V-meter eigenlijk
over R Kë Dit is duidelijk te "zien" als men in bovenstaand schema vanaf

de aansluitingen van de V-meter terug in de schakeling kijkt.
De algemene regel is:

Kies bij spanningsmetingen een volt-meter waarvan de inwendige weerstand

zeer groot is t‚o.v. de totale weerstand tussen de meetpunten.

Om meetfouten te voorkomen moet de

С37.5

HET METEN VAN WEERSTAND

С37.6

Voor het meten van de waarden van weerstanden hebben we de volgende moge-

lijkheden ter beschikking.

А. Het gebruik van een direct-aarmwijzende ohmmeter.

Bijna elke universeelmeter is uitgerust met ееп Dm meter. De te meten

waarde kan men direct op een Ohmrschaal aflezen.

Bij het gebruik van een dergelijke meter dient men op de volgende zaken

te letten.

Het instellen van het "O"-punt.

De punten waartussen de te meten weerstand moet worden aangesloten
worden vóór de meting even met elkaar verbonden. Hierbij wordt d.m.v.
een knop de meteruitslag ор "0" Q ingesteld. Als deze uitslag niet
wordt gehaald, moet de batterij in het apparaat worden uitgewisseld.
Bij omschakeling op een ander meetbereik moet de nulinstelling herh,

haald worden.

Het kiezen van het juiste meetbereik.

Het schaalkarakter van een Q-meter is meestal niet-lineair.

De ene kant van de schaal is "samengedrongen" (weinig schaallengte
per kQ); de andere kant van de schaal is "uitgerekt".

(Bekijk het schaalkarakter van uw П-пебег). Het dient aanbeveling
een meetbereik te kiezen waarbij de wijzeruitslag in het uitgerekte

deel van de schaal plaats heeft,

Tussen de aansluitklemmen van een Q-meter staat meestal een gelijk-
epanning. Deze spanning is afkomstig van één of meer batterijen die
in het apparaat voor de werking van de Q-meter zorgen.

Soms is het van belang de waarde en de polariteit van deze spanning
te kennen. Het volgende voorbeeld zal dit verduidelijken:

Bij het meten van de doorlaatweerstand van een diode dient men de
aansluitklem waarop positieve spanning staat, te verbinden met de
anode van de diode. De stroom die dan door de diode vloeit mag niet
zo groot zijn dat hierdoor de diode defect raakt.

Bij het meten van de sperweerstand van een diode wordt de aansluit-
klem met negatieve spanning verbonden met de anode van de diode.

Deze spanning mag niet zo groot zijn dat nu de diode doorslaat,

OPDRACHT 1

= Са na hoe groot de spanning op de aansluitklemmen is in de diverse

Q-bereiken. Stel vooraf het nulpunt in.

In de

= Ca na

stand

welke

xl H р”
x100 Q He
х10 kQ HK

aansluitklem van de Q-meter

positief is.

VERVOLG: HET METEN VAN WEERSTAND

В. Het toepassen van de etroom-spanninge-methode,

Volgens de wet van Ohm is: Я = E De waarde van Ё kan men dus bepalen

door zowel de spanning over- als de stroom door R te meten. De meetresul-

taten worden daarna op elkaar gedeeld.

С37.7

С37.8

Schakelingen voor het meten van een weerstand Ry

Fig. а Fig. b

In de schakeling van fig. a is de uitslag van de ampère-meter te hoog,
omdat niet alleen Ir maar tevens м wordt gemeten. Men berekent dan een

te lage waarde van A.

Resultaat: Rz
х

Deze fout is te verwaarlozen als äi zeer klein is t.o.v. de inwendige weer-
stand van de voltmeter.
De meetschakeling volgens fig. a is dus goed bruikbaar voor het meten van

Lage R Waarden (vanaf 1 Q tot ca. 10 К).

In fig. b is de uitslag van de voltmeter te hoog, omdat niet alleen De
maar tevens Uu wordt gemeten. Men meet dan een te hoge waarde van Ra
+
RW Uy

kä

Resultaat: Ra #
R

Deze fout ie te verwaarlozen als R zeer groot is t.o.v. de inwendige
weerstand уап de ampère-meter.
De meetschakeling volgens fig. b is dus bijzonder geschikt voor het meten

van hoge Bwaarden (vanaf са. 10 K8).

Men kan op een snelle wijze er achter komen of bij een bepaalde waarde van
de schakeling volgens fig. a acceptabel is, Men maakt de V-meter even аап
Één kant los. Als de uitslag van de ampère-meter hierdoor niet noemens-

waardig kleiner wordt, is de schakeling goed bruikbaar.

Evenzo kan men op eenvoudige wijze nagaan of bij een bepaalde waarde van
de schakeling volgens fig. b bruikbaar із. Men sluit de A-meter tijdelijk
kort. Als de uitslag van de voltmeter nu niet noemenswaardig kleiner is

dan in de oorspronkelijke situatie, is de schakeling in orde.

HET METEN VAN CAPACITEIT

De meest voor de hand liggende methode om de capaciteit van condensators

te meten is de stroom-spannings-methode.

We weten dat voor een condensator geldt: Xe VAT

De reactantie Ko van een condensator kan men dus bepalen door zowel de
spanning over- als de stroom door die condensator te meten, en deze meet-
resultaten op elkaar te delen,

Als de reactantie bekend is, is het niet moeilijk hieruit de capaciteit

van de condensator te berekenen.

Hierin is f de frequentie van de sinusvormige spanning u, en van de stroom

Т.
с

Schakelingen voor het meten van een capaciteit Cr

Fig.a

In de schakeling van fig, a is de uitslag van de A-meter te hoog omdat
niet alleen СА maar ook En wordt gemeten. Deze fout is te verwaarlozen

1 EE А А
als Ja zeer klein is t.o.v. de inwendige weerstand van de voltmeter,

Deze schakeling is dus goed bruikbaar voor het meten van hoge С vaarden
(vanaf са. 100 nF).

In de schakeling volgens fig. b is de uitslag van de V-meter te hoog, оп-

dat niet alleen u, maar ook Ha Wordt gemeten. Deze fout is bijzonder gering

1 e А А a
als gg zeer groot is t.o.v, de inwendige weerstand van de ampère-meter.
*

Schakeling b dient men dus te gebruiken bij Lage C -vaarden (vanaf са,
100 pF tot ca. 100 nF).

С37.9

OEFENING

De frequentie van de sinussspanning Ki kiest men Zaag (bijv. 50 Hz) bij het
meten van hoge с waarden.
De frequentie van М maakt men hoog (bijv. 1 kHz) bij het meten van lage

Crvaarden .

De wisselspanning over een condensator blijkt na meting 10 V te zijn.
De wisselstroom door de condensator is | mA. De frequentie van de toege-
paste ѕіпиѕѕраппіпр is 1 kHz.

Hoe groot is de capaciteit van de condensator?

жек

HET METEN VAN ZELFINDUCTIE

С37.10

Ook bij het meten van de zelfinductie van spoelen kan men gebruik maken
van de stroom-spanningsmethode.

Voor een spoel geldt: = wl = dh
De reactantie ai van een spoel kan men bepalen door ën de spanning over de
spoel, én de stroom door de spoel te meten, Vervolgens worden deze meetre-
sultaten op elkaar gedeeld.

Als op deze wijze de reactantie is vastgesteld, is het eenvoudig hieruit
de zelfinductie van de spoel te berekenen.

xX, D D

у keet E Be erer 88
Tute hieruit volger L =- = ze" Gr

OEFENING

Hierbij is f de frequentie van de sinusvormige spanning мү en van de
sinusvormige stroom i

Schakeling voor het meten van een zelfinductie bee

Fig.a Fig. b

In de schakeling van fig. a is de uitslag van de A-meter te hoog.

Deze meter meet immers niet alleen de stroom door de spoel | maar ook de
stroom door de voltmeter Za De meetfout die hierdoor ontstaat is uiterst
gering als wl zeer klein із t.o.v. de inwendige weerstand van de V-meter.
Deze schakeling gebruikt men dan ook bij het meten van Zage Lvaarden

(vanaf ca. 100 pH tot са. 100 шн).

In de schakeling volgens fig. b is de uitslag van de V-meter te hoog.

Deze meet niet alleen uj maar ook nt De meetfout die hierdoor wordt ge-
maakt kan men verwaarlozen als ol zeer groot is t.o.v. de inwendige weer-
stand van de A-meter. Deze schakeling leent zich daarom goed voor het me-

ten van hoge L vaarden (vanaf са. 100 mi).

De frequentie van de bronspanning 4 kiest men Zaag (bijv. 50 Hz) bij het
meten van hoge L waarden. De frequentie van ир maakt men hoog (bijv. 1 kHz)

bij het meten van lage L waarden.

Bij het meten van een zelfinductie komt men tot de volgende meetresultaten:

(ET = 10 mA, De frequentie van u, en ti is 50 Ят.

Шек) " Uiers)

Hoe groot is de zelfinductie?

С37.11

HET METEN VAN TIJDINTERVALLEN

С37.12

Met tijdintervallen bedoelen we hier tijdverschilten.

Voorbeelden van tijdintervallen:

Het tijdverschil tussen de voorflank en de achterflank van een impuls-

vormige spanning.

Het tijdverschil tussen het ingangssignaal еп het uitgangssignaal van

een vertragingsschakeling.

De oscilloscoop is bij uitstek geschikt om tijdintervallen te meten.

Als men tijdintervallen wil meten aan één en hetzelfde signaal (voorbeeld
а), dan kan men op de normale wijze een enkelstraaloscilloscoop gebruiken.
Men maakt het signaal zichtbaar. Men meet vervolgens de horizontale afstand
tussen de twee punten waarvan het tijdverschil moet worden bepaald. Het
aantal lengte-eenheden kan aan de hand van de tijdijking van de oscillos-

coop worden omgerekend in seconden (ms of us).

Voor het meten van tijdverschillen tussen twee verschillende signalen
(voorbeeld b) із de dubbelstraalosetlloscoop het aangegeven instrument.

Men maakt beide signalen zichtbaar en men verschuift de oscillogrammen
naar het midden van de beeldbuis. Men bepaalt daarna de horizontale afstand
tussen de twee punten waarvan het tijdverschil moet worden gemeten. Deze

afstand wordt omgerekend in tijd,

Men kan ook een enkelstraalosctlloscoop gebruiken om tijdintervallen tussen
verschillende signalen te meten.

Men gaat dan als volgt te werk:

De tijdbasis wordt extern getriggerd m.b.v. Één van de signalen.

Alleen dit signaal bepaalt nu de momenten waarop de tijdbasis start.

Daarna meakt men achtereenvolgens de desbetreffende signalen zichtbaar.

De oscillogrammen worden genoteerd.

oscillogram 1 oscillogram 2
Cimpuls 1) Cimpuis 2)

НИП

Aan de hand van de tijdijking van de oscilloscoop kan men пи de tijdinter-

vallen tussen de twee spanningen bepalen.

OEFENING

Veronderstel dat bij het opnemen van bovenstaande oscillogrammen de knop

time/div. op 2 ms/div. is ingesteld.

Hoe groot is dan het tijdverschil tussen de voorflank van impuls 1 en de
achterflank van impuls 2?

€37.13

OPDRACHT 2: HET METEN VAN WEERSTANDSWAARDEN
- Meet de F-waarde van een gegeven koolweerstand:
a. Met behulp van ееп Ohm-meter.
b. Door stroom en spanningsmetingen (gebruik een gelijkspanning van

са. 10 V).

= Vergelijk de meetresultaten met de waarde die op de weerstand is aange-

R (gemeten met l-meter): R
R (volgens de stroom-spanningsmethode) :
R (volgens kleurencode): tz

Als de gemeten waarden aanzienlijk afwijken van de aangegeven waarde +

geven.

de tolerantie van de weerstand, vraag dan de hulp van uw leraar.

Schets hieronder de meetschakeling die u bij de stroomrspanningsmethode
hebt toegepast.

Meetschakeling:

G37. 14

De uitslag van de V-meter is
De uitslag van de A-meter is
De inwendige weerstand van de V-meter is Le]
De inwendige weerstand van de A-meter is ME.

Opmerking: De inwendige weerstand van de gebruikte meetinstrumenten dient

men op te zoeken in de bijbehorende specificaties,

OPDRACHT 3: HET METEN VAN CAPACITEITSWAARDEN
- Meet de capaciteit van een gegeven condensator.
Pas de stroom-spanningsmethode toe.

Gebruik een sinusspanning met een effectieve waarde van ca. 10 V, frequen-

tie ca. 1 kHz. Neem deze spanning af van de 600 Q-uitgang van de genera-
tor.

€37.15

СЭ7.16

= Vergelijk de meetresultaten met de op de condensator vermelde waarde.
(Vraag de hulp van uw leraar als het meetresultaat belangrijk afwijkt

van de opgegeven capaciteitswaarde).

C (gemeten waarde): nF

- Schets hieronder de meetschakeling die u hebt toegepast.

Meetschakeling:

ZS | |
Ж
De uitslag van de V-meter is у
De uitslag van de A-meter is mA
De inwendige weerstand van de V-reter is 9
De inwendige weerstand van de A-meter is R

Opmerking: De gevraagde eigenschappen van de toegepaste meetapparaten vindt

men in de bijbehorende specificaties.

OPDRACHT 4: HET METEN VAN ZELFINDUCTIEWAARDEN
- Meet de zelfinductie van een gegeven spoel.

Pas de stroomrspanningsmethode toe.
Gebruik een sinusspanning met een effectieve waarde van ca. 10 V; fre-
quentie са. 1 kHz. Neem deze spanning af van de 600 Q-uitgang van de

generator.
- Vergelijk de meetresultaten met de ор de spoel vermelde waarde.

(Als het meetresultaat belangrijk afwijkt van de opgegeven zelfinductie-

waarde, dan hebt u foutief gemeten. Roep zonodig de hulp in van uw leraar).

= Schets hieronder de meetschakeling.

Meetschakeling:
+ j —{ї t т ria Ind aid:
| | | | А see |
CH | (een | | T
| | oh
|
` ШЫ И De |
шыша шек eel | |
T T E) |
Е] Eos
| | SBS
| | ы
Е ДЫ ТО (ЕЕ: `
1 | { | |
f T ТҮҮЛ
IS | |
| | |
| SS |

С37.17

De uitslag van de V-meter is v
De uitslag van de A-meter is mA
De inwendige weerstand van de V-meter is R
De inwendige weerstand van de A-meter is R

Opmerking: Zoek de gevraagde eigenschappen van de V- en de A-meter op in

de specificaties van deze apparaten.

OPDRACHT 5: HET METEN VAN TIJDINTERVALLEN TUSSEN SINUSVORMIGE SPANNINGEN

- Monteer de volgende vertragingsschakeling op uw paneel.

76 mH

= Voer aan de ingang een sinusvormige spanning toe met een frequentie van

10 kHz,

- Meet m.b.v. een enkelstraaloscilloscoop de vertragingstijd tussen in-

gangsspanning en uitgangsspanning.

he SS

Teken hiernaast de twee oscillogrammen |

die u achtereenvolgens waarneemt.

|
la

In welke stand staat de time/div.-knop?

[эс]

€37.18

OPDRACHT 6: HET METEN VAN TIJDINTERVALLEN TUSSEN IMPULSVORMIGE SPANNINGEN

- Plaats een gegeven vertragingslijn op uw paneel.

vertragingslijn uit КУТУ,

- Voer aan de ingang een kanteelvormige spanning toe met een frequentie
van 100 kHz,

= Meet m.b.v, een enkelstraaloscilloscoop de vertragingstijd tussen in-

‚ gangsspanning en uitgangsspanning.

Teken hiernaast de twee oscillogrammen

die u achtereenvolgens waarneemt.

In welke stand staat de time/div.-knop?

С37.19

„37.20

Internet Archive Audio

Featured

Top

Images

Featured

Top

Software

Featured

Top

Books

Featured

Top

Video

Featured

Top

Mobile Apps

Browser Extensions

Archive-It Subscription

Save Page Now

Full text of "Philips Cursus Bedrijfselektronica"

See other formats